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EP0786045B1 - Moteur deux temps a dispositif d'injection ameliore et procede d'injection associe - Google Patents

Moteur deux temps a dispositif d'injection ameliore et procede d'injection associe Download PDF

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Publication number
EP0786045B1
EP0786045B1 EP95924382A EP95924382A EP0786045B1 EP 0786045 B1 EP0786045 B1 EP 0786045B1 EP 95924382 A EP95924382 A EP 95924382A EP 95924382 A EP95924382 A EP 95924382A EP 0786045 B1 EP0786045 B1 EP 0786045B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
opening
pressure
cylinder
capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95924382A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0786045A1 (fr
Inventor
Pierre Duret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP0786045A1 publication Critical patent/EP0786045A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0786045B1 publication Critical patent/EP0786045B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/08—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/16—Pneumatic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/04—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with simple crankcase pumps, i.e. with the rear face of a non-stepped working piston acting as sole pumping member in co-operation with the crankcase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M67/00—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/02—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type the gas being compressed air, e.g. compressed in pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/10—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel peculiar to scavenged two-stroke engines, e.g. injecting into crankcase-pump chamber

Definitions

  • the present invention relates to the field of motors with two-stroke pneumatic injection controlled.
  • the present invention relates to the pneumatic injection command and control fuel, in single-cylinder two-stroke engines or multi-cylinder.
  • a conventional way to order the injection pneumatic consists of connecting the valves to a camshaft.
  • This purely mechanical solution turns out to be of little use flexible since each cam imposes a precise movement of a valve and in addition, the camshaft supporting several cams, it is a given general movement which is imposed from the origin of all the cams.
  • This technology therefore generates general control common to all valves on the shaft to cam. Adjustment is difficult and a problem with one of the cams and / or valves can have repercussions on the whole other pieces put into play.
  • More flexible control systems are known, based especially on pressure variations between different chambers cooperating with the movement of the valve.
  • French patents FR 2 656 653 and FR 2 656 656 describe multi-cylinder two-stroke engines in which pneumatic fuel injection is carried out using pressure differences between different chambers.
  • This art previous relates specifically to engines having multiple cylinders since the pressure differences are created thanks to the angular offset existing between the cycles of the different cylinders.
  • the objective of the present invention is to simplify this technology and especially to be able to apply it to motors single cylinder, which the above-mentioned prior art in no way allows.
  • each cylinder works, with regard to its injection pneumatic, independently, autonomously, without special connections between cylinders.
  • a motor multicylinder according to the invention must therefore be considered as an engine having juxtaposed autonomous cylinders.
  • the subject of the invention is to use the different pressure variations inherent in the cylinder operation to actuate so automatic pneumatic fuel injection device in this cylinder.
  • the capacity leads by its other end in an opening of the pump housing, a means of control of said opening being also provided.
  • the engine according to the invention can further include means for sealing so as to intermittently said connecting means in order to delay the fall of pressure in the connecting means, i.e. the opening of the valve.
  • said intermittent shutter means may include a flange placed in the pump housing, linked in rotation at the engine crankshaft and comprising at least one peripheral recess.
  • the engine may further include control means related to the closing the valve.
  • said control means include a means of connection between the other of said chambers and said pump housing, said means being arranged such that it is intermittently closed on the pump housing side, said means alternately to amplify the opening of the valve and help close it.
  • said means of connection opens through an opening in the lower part of the cylinder so as to be alternately covered and discovered by the piston.
  • the obturation intermittent connection means is realized by a flange specific linked to the crankshaft.
  • the engine can further include an elastic return member of the valve on its seat, which cooperates with said flexible membrane.
  • the present invention relates to a method of controlling the opening of a fuel mixture injection valve in an engine as defined above, which consists in controlling the opening of said valve as soon as possible when the pressure P B in a chamber-pump housing connection becomes lower than the pressure P S in a capacity.
  • Figure 1 a control device injection into a cylinder of a two-stroke engine, designated generally by the reference 82.
  • Such an injection device of the automatic valve type assisted can in particular be associated with each of the cylinders of a two-stroke engine as shown in Figures 2 and 4.
  • FIGS. 2 and 4 it can be seen that the injection device at assisted automatic valve 82 is fixed on the cylinder head of the engine at the corresponding cylinder.
  • the injection device 82 has a fuel air (or gas) supply channel 84 machined in the cylinder head 83 and emerging, through an opening 85, in the interior volume of the cylinder.
  • Channel 84 is connected to a line 87 into which the end of a means of metering and / or fuel injection 88.
  • the valve 86 for closing the end of the channel 84 opening into the cylinder has a bearing head, in the valve closed position as shown in FIG. 1, in the opening 85 constituting a seat for valve.
  • the stem (not referenced) of the valve 86 is connected to its other end to a flexible membrane 89 fixed according to its entire periphery and sealingly, between two parts of the wall of a casing 90 of the injection means 82.
  • the housing 90 consists of a upper hollow half-shell 90a and half-shell lower 90b interconnected and at the periphery of the membrane 89 by means of external flanges constituting housing flanges 90.
  • the upper part 90a of the casing 90 has a pipe 91 opening into its internal volume and the part lower 90b of the housing 90 which is tightly fixed on the cylinder head 83 above the opening 85 of the channel 84 comprises a pipe 92 opening into its interior volume.
  • a return spring 93 is preferably inserted between the flexible membrane 89 or the end of the rod of the valve 86 and the upper surface of the cylinder head 83.
  • An assisted valve injection device such as that shown in Figure 1 is known from the prior art and ensures the opening and closing control of the valve determining the start and end of injection into the cylinder, by adjusting the differential pressure between the chambers 95a and 95b delimited in the casing 90 by the membrane 89.
  • the pipes 91 and 92 can be connected to pressure-regulated gas supply devices allowing to ensure the opening or closing of the valve 86 by differential pressure in chambers 95a and 95b as well as by differential pressure between chamber 84 and the cylinder.
  • the control pressure in at least one of chambers 95a and 95b is produced by connecting this room with the interior volume of the pump housing of the same cylinder of the engine.
  • Figure 2 shows an embodiment of the invention that the injection device 82 is part of an engine including a cylinder 111 is shown in longitudinal section.
  • the cylinder 111 has a chamber combustion unit 113 in which a piston 112 moves communicating at its lower part with a pump casing 115.
  • the pump casing 115 conventionally includes a air intake nozzle 119 on which a valve 120 is placed.
  • the fresh air introduced into the casing 115 and compressed by the piston 112 is injected into the combustion chamber 113 of the cylinder 111, via transfer conduits such as 121 opening into the cylinder chamber through openings 122.
  • the burnt gases are evacuated from chamber 113 by a driving 123.
  • the conduit 87 is pressurized either by an external source either by the fact that this conduit opens by its end 127 opposite to that opening into the injection device 82, directly in the pump housing 115.
  • the opening 127 is preferably controlled by a non-return valve or any other means capable of closing this opening as soon as the pressure in the pump casing 115 becomes lower than the pressure in conduit 87 which is therefore used as pressure storage capacity.
  • the pipe 92 which communicates by one of its ends with the chamber 95b of the injection device 82, opens out according to the invention into the pump housing 115 by its other end. Therefore, the pressure P B in the chamber 95b follows the pressure variations in the pump housing 115 of the cylinder 111.
  • the pressure P A in chamber 95a can be atmospheric pressure or another rather constant pressure.
  • the cylinder pressure P1 is always greater than the pressure P S in capacity 87.
  • the valve 86 therefore does not open.
  • valve 86 should open if the engine was not in accordance with the invention. This would therefore involve opening the valve and starting injection as soon as the transfers open, that is to say very early in the cycle.
  • the presence of the pipe 92 according to the invention allows the chamber 95b to remain at a pressure P B greater than the pressure P S for another approximately 30 ° crankshaft.
  • the opening of the valve 86 will be delayed at least until the time when the casing pressure P B becomes lower than the capacity pressure P S.
  • the injection I therefore begins, according to this configuration and under the operating conditions of the engine of FIG. 3, around 165 ° crankshaft, to finish when the cylinder pressure P 1 becomes greater than the capacity pressure P S , that is to say - say about 270 ° crankshaft.
  • the invention therefore makes it possible to significantly delay the start of the injection of fuel mixture, and this in a way simple and reliable. Engine operation is improved since said delay makes it possible to limit the unburned fuel directly exhausted.
  • the flange 116 is cut at the periphery of such so that only a given angular sector closes the orifice 92a of connection 92, so during a certain angular range given to an engine cycle.
  • the pressure P B in the conduit 92 and the chamber 95b is stored at a given value taken before the pressure drop in the pump housing, that is to say taken for example at opening of OT transfers.
  • the flange 116 makes it possible here to close the orifice 92a until the desired moment to trigger the opening of the valve, that is to say for example up to the PMB according to FIG. 4.
  • Selective sealing of the conduit 92 therefore makes it possible to store the casing pressure P B for a period of time determined by the value of the angular sector of the flange 116.
  • the delay in opening the valve is greater here than in the previous case since the opening begins at around 180 ° crankshaft, whereas in the previous case (without flange) this opening was around 165 ° crankshaft; remember that without the invention the opening of the valve takes place when the pressure in the cylinder becomes lower than the pressure in conduit 87, i.e. for the case of figure envisaged, around 130 ° crankshaft.
  • the flange 116 makes it possible to better control the opening of valve 86 since as it appears in particular in Figure 4 the opening of the conduit 92 being frank, the pressure drop is just as much so that the opening is also better controlled since it no longer depends decrease in pressure in the pump housing, decrease which is not always as fast depending on the conditions of engine load and speed, According to this embodiment of the invention, the opening of the valve simply depends on the opening of the conduit 92 by the flange 116.
  • Another improvement of the present invention can consist in communicating, intermittently, the chamber 95a with the pump housing 115.
  • Figure 5 shows a similar embodiment to the previous ones but according to which the engine further comprises a connection 91 between the chamber 95a and the pump housing 115.
  • connection 91 leads through a light 91a located in the lower part of the cylinder, just above of the pump housing. So connection 91 is set up communication with the pump housing when the piston 112 passes above said light 91a, that is to say so intermittent.
  • connection 91 which is therefore controlled by the skirt of piston can be closed from the opening of the lights of transfer 122 until the closing of these same lights, that is to say symmetrically with respect to bottom dead center.
  • phasing can be obtained, for example an opening and closing not symmetrical with respect to bottom dead center, thanks to a linked flange to the crankshaft.
  • This flange may or may not be the same as that which controls connection 92.
  • FIG. 6 illustrates the operation of this mode of realization of the invention.
  • the valve 86 is then held in its seat by the difference between the pressure P1 in the cylinder 113 and the pressure P S in the capacity 87, possibly assisted by a return spring.
  • Light 92a can optionally be closed simultaneously by the flange 116 as shown in FIG. 6, but this is not compulsory.
  • the start of the valve opening control occurs as soon as the pressure P B falls below the pressure P S in the capacity.
  • the pressure drop P B can occur either naturally, that is to say without the flange 116, or when the lumen 92a is opened by the flange 116.
  • the pressure P A which becomes greater than the pressure P B makes it possible to amplify the force necessary for the opening of the valve by means of an adequate ratio between the surface of the membrane 89 and that of the valve 86.
  • the opening of the valve 86 is therefore faster and its amplitude can also be increased thanks to this effect.
  • a calibrated return spring 93 can equip the valve stem. This spring will be chosen stiffer in the last configuration because the force required to the valve opening is then higher than in the cases previous.
  • the strong stiffness of the spring 93 will assist in closing, which is thereby facilitated.
  • valve stroke by appropriate means such as only stops (not shown).

Landscapes

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Description

La présente invention concerne le domaine des moteurs à deux temps à injection pneumatique commandée.
Plus précisément la présente invention a trait à la commande et au contrôle de l'injection pneumatique de carburant, dans des moteurs deux temps monocylindre ou multicylindres.
Une façon conventionnelle de commander l'injection pneumatique consiste à relier les soupapes à un arbre à came. Cette solution purement mécanique s'avère d'utilisation peu souple puisque chaque came impose un mouvement précis d'une soupape et de plus, l'arbre à came supportant plusieurs cames, c'est un mouvement général donné qui est imposé dès l'origine de l'ensemble des cames. Cette technologie génère donc une commande générale commune à toutes les soupapes de l'arbre à came. Le réglage est difficile et un problème sur l'une des cames et/ou des soupapes peut avoir des répercutions sur l'ensemble des autres pièces mises en jeu.
Des systèmes de commande plus souples sont connus, basés notamment sur des variations de pressions entre différentes chambres coopérant avec le mouvement de la soupape.
Ainsi, les brevets français FR 2 656 653 et FR 2 656 656 décrivent des moteurs deux temps multicylindre dans lesquels l'injection pneumatique de carburant est réalisée grâce à des différences de pression entre différentes chambres. Cet art antérieur concerne spécifiquement des moteurs ayant plusieurs cylindres puisque les différences de pression sont créées grâce au décalage angulaire existant entre les cycles des différents cylindres.
L'objectif de la présente invention est de simplifier cette technologie et surtout de pouvoir l'appliquer à des moteurs monocylindre, ce que ne permet nullement l'art antérieur précité.
La présente invention peut cependant s'appliquer à des moteurs multi-cylindre mais à la différence de l'art antérieur, dans ce cas l'injection fonctionne indépendamment dans chaque cylindre. Autrement dit selon la présente invention, chaque cylindre fonctionne, pour ce qui concerne son injection pneumatique, d'une façon indépendante, autonome, sans connections particulières entre cylindres. Un moteur multicylindre selon l'invention doit donc être considéré comme un moteur ayant des cylindres autonomes juxtaposés.
Enoncé d'une façon générale, l'objet de l'invention est d'utiliser les différentes variations de pression inhérentes au fonctionnement d'un cylindre pour actionner de façon automatique un dispositif d'injection pneumatique de carburant dans ce cylindre. En d'autres termes il s'agit, selon l'invention, de commander l'ouverture et la fermeture d'une soupape de façon automatique à chaque tour moteur, à des instants précis et déterminés, sans avoir recours à un moyen de commande mécanique tel qu'un arbre à cames.
Il ressort de ce qui précède que le réglage et la commande de l'injection selon l'invention est individuel, au niveau de chaque cylindre, ce qui simplifie la solution conventionnelle multicylindre.
Ainsi la présente invention concerne un moteur à deux temps comportant au moins :
  • un cylindre dans lequel se déplace un piston et dont l'une des extrémités communique avec un carter-pompe traversé par le vilebrequin du moteur,
  • une capacité sous pression débouchant à une extrémité dans la chambre de combustion du cylindre, au moins une soupape assurant l'obturation intermittente entre la chambre de combustion et la capacité,
  • un moyen destiné à carburer le gaz passant dans ladite capacité,
  • un moyen de commande de l'ouverture de ladite soupape comprenant une membrane souple séparant deux chambres et reliée à la tige de la soupape,
Le moteur selon l'invention comprend en outre :
  • un moyen de liaison entre l'une desdites chambres et le carter-pompe dudit cylindre, permettant notamment de déclencher l'ouverture de la soupape au plus tôt quand la pression PB dans ladite chambre devient inférieure à la pression PS dans ladite capacité.
Préférentiellement, la capacité débouche par son autre extrémité dans une ouverture du carter-pompe, un moyen de contrôle de ladite ouverture étant par ailleurs prévu.
De façon particulière, le moteur selon l'invention peut comprendre en outre, un moyen destiné à obturer de façon intermittente ledit moyen de liaison afin de retarder la chute de pression dans le moyen de liaison c'est-à-dire l'ouverture de la soupape.
Plus précisément ledit moyen d'obturation intermittente peut comprendre un flasque placé dans le carter-pompe, lié en rotation au vilebrequin du moteur et comprenant au moins un évidement périphérique.
Conformément à l'une de ses caractéristiques, le moteur peut comprendre en outre des moyens de contrôle liés à la fermeture de la soupape.
Avantageusement, lesdits moyens de contrôle comprennent un moyen de connection entre l'autre desdites chambres et ledit carter-pompe, ledit moyen étant agencé de telle sorte qu'il est obturé de façon intermittente coté carter-pompe, ledit moyen permettant alternativement d'amplifier l'ouverture de la soupape et d'aider à sa fermeture.
Selon un mode de réalisation de l'invention ledit moyen de connection débouche par une ouverture dans la partie inférieure du cylindre de façon à être alternativement couverte et découverte par le piston.
Selon l'autre mode de réalisation de l'invention l'obturation intermittente du moyen de connection est réalisé par un flasque spécifique lié au vilebrequin.
Sans sortir du cadre de l'invention, le moteur peut comprendre en outre un élément élastique de rappel de la soupape sur son siège, qui coopère avec ladite membrane souple.
La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'ouverture d'une soupape d'injection de mélange carburé dans un moteur tel que défini ci-avant, qui consiste à commander l'ouverture de ladite soupape au plus tôt lorsque la pression PB dans une liaison chambre-carter pompe devient inférieure à la pression PS dans une capacité.
La présente invention sera mieux comprise, ses caractéristiques, avantages et modes de réalisation seront davantage compris à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux figures annexées selon lesquelles :
  • La figure 1 est en vue en coupe d'une soupape assistée pouvant fonctionner selon l'invention;
  • La figure 2 est une coupe longitudinale simplifiée d'un cylindre d'un moteur à deux temps selon un mode de réalisation de l'invention;
  • La figure 3 est un diagramme montrant les différentes pressions de commande d'une soupape selon un premier mode de réalisation de l'invention, en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin;
  • La figure 4 est un diagramme montrant les différentes pressions de commande d'une soupape selon un autre mode de fonctionnement de l'invention, en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin;
  • La figure 5 est une coupe longitudinale simplifiée d'un cylindre d'un moteur à deux temps selon encore un autre mode de réalisation de l'invention;
  • La figure 6 est un diagramme montrant les différentes pressions de commande d'une soupape dans un moteur selon la figure 5, en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin.
Sur la figure 1 est représenté un dispositif de commande d'injection dans un cylindre d'un moteur à deux temps, désigné de manière générale par le repère 82.
Un tel dispositif d'injection du type à soupape automatique assistée peut notamment être associé à chacun des cylindres d'un moteur à deux temps tel que représenté sur les figures 2 et 4.
Sur les figures 2 et 4, on voit que le dispositif d'injection à soupape automatique assistée 82 est fixé sur la culasse du moteur au niveau du cylindre correspondant.
Comme il est visible sur la figure 1, le dispositif d'injection 82 comporte un canal 84 d'alimentation en air (ou gaz) carburé usiné dans la culasse 83 et débouchant, par une ouverture 85, dans le volume intérieur du cylindre. Le canal 84 est relié à une canalisation 87 dans laquelle débouche l'extrémité d'un moyen de dosage et/ou d'injection de carburant 88.
La soupape 86 de fermeture de l'extrémité du canal 84 débouchant dans le cylindre comporte une tête venant en appui, dans la position de fermeture de la soupape comme représenté sur la figure 1, dans l'ouverture 85 constituant un siège de soupape. La tige (non référencée) de la soupape 86 est reliée à son autre extrémité à une membrane souple 89 fixée suivant toute sa périphérie et de manière étanche, entre deux parties de la paroi d'un carter 90 du moyen d'injection 82.
De manière préférentielle, le carter 90 est constitué d'une demi-enveloppe creuse supérieure 90a et d'une demi-enveloppe inférieure 90b reliées entre elles et à la périphérie de la membrane 89 par l'intermédiaire de rebords externes constituant des flasques d'assemblage du carter 90.
La partie supérieure 90a du carter 90 comporte une conduite 91 débouchant dans son volume intérieur et la partie inférieure 90b du carter 90 qui est fixée de manière étanche sur la culasse 83 au-dessus de l'ouverture 85 du canal 84 comporte une canalisation 92 débouchant dans son volume intérieur.
Un ressort de rappel 93 est préférentiellement intercalé entre la membrane souple 89 ou l'extrémité de la tige de la soupape 86 et la surface supérieure de la culasse 83.
Un dispositif d'injection à soupape à commande assistée tel que représenté sur la figure 1 est connu de l'art antérieur et permet d'assurer la commande d'ouverture et de fermeture de la soupape déterminant le début et la fin de l'injection dans le cylindre, par réglage de la pression différentielle entre les chambres 95a et 95b délimitées dans le carter 90 par la membrane 89.
Pour cela, les conduites 91 et 92 peuvent être reliées à des dispositifs d'alimentation en gaz à pression réglée permettant d'assurer l'ouverture ou la fermeture de la soupape 86 par pression différentielle dans les chambres 95a et 95b ainsi que par pression différentielle entre la chambre 84 et le cylindre.
Selon l'invention, dans le cas d'un moteur à deux temps ayant un ou plusieurs cylindres et à injection pneumatique, la pression de commande dans l'une au moins des chambres 95a et 95b est produite par mise en communication de cette chambre avec le volume intérieur du carter-pompe du même cylindre du moteur.
La figure 2 montre un mode de réalisation de l'invention selon lequel le dispositif d'injection 82 fait partie d'un moteur dont un cylindre 111 est représenté en coupe longitudinale.
De façon classique, le cylindre 111 comporte une chambre de combustion 113 dans laquelle se déplace un piston 112 communiquant à sa partie inférieure avec un carter-pompe 115.
Le carter-pompe 115 comporte, de manière classique un ajutage d'admission d'air 119 sur lequel est placé un clapet 120.
L'air frais introduit dans le carter 115 et comprimé par le piston 112 est injecté dans la chambre de combustion 113 du cylindre 111, par l'intermédiaire de conduits de transfert tels que 121 débouchant dans la chambre de cylindre par des ouvertures 122. Les gaz brûlés sont évacués de la chambre 113 par une conduite 123.
Selon l'invention, le conduit 87 est mis sous pression soit par une source extérieure soit par le fait que ce conduit débouche par son extrémité 127 opposée à celle débouchant dans le dispositif 82 d'injection, directement dans le carter-pompe 115.
L'ouverture 127 est préférentiellement contrôlée par un clapet anti-retour ou tout autre moyen capable d'obturer cette ouverture dès que la pression dans le carter-pompe 115 devient inférieure à la pression dans le conduit 87 qui est donc utilisé comme capacité de stockage de pression.
Par ailleurs la conduite 92, qui communique par l'une de ses extrémités avec la chambre 95b du dispositif d'njection 82, débouche selon l'invention dans le carter-pompe 115 par son autre extrémité. De ce fait, la prssion PB dans la chambre 95b suit les variations de pression dans le carter-pompe 115 du cylindre 111.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la pression PA dans chambre 95a peut être la pression atmosphérique ou une autre pression plutôt constante.
Le fonctionnement du dispositif d'injection selon l'invention va maintenant être expliqué en relation avec la figure 3 sur laquelle figurent en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin les variations :
  • de la pression P1 dans le cylindre 111, pression représentée en trait plein,
  • de la pression PS dans la capacité 87 et la chambre 84, pression représentée en traits mixtes,
  • de la pression PB dans le carter-pompe 115, la conduite 92 et la chambre 95b pression représentée en traits pointillés.
Ainsi, selon ce mode de réalisation de l'invention, du point mort haut (PMH angle vilebrequin nul) jusqu'au voisinage (OT) de l'ouverture des lumières de transfert, la pression cylindre P1 est toujours supérieure à la pression PS dans la capacité 87. La soupape 86 ne s'ouvre donc pas.
A partir du moment où la pression cylindre P1 devient inférieure à la pression PS, la soupape 86 devrait s'ouvrir si le moteur n'était pas conforme à l'invention. Ceci impliquerait donc une ouverture de la soupape et un début d'injection dès l'ouverture des transferts c'est-à-dire très tôt dans le cycle.
La présence de la conduite 92 selon l'invention permet à la chambre 95b de rester à une pression PB supérieure à la pression PS pendant encore environ 30° vilebrequin.
L'effet de la pression PB sera alors prédominant par rapport à celui de la pression PS (si l'on considère les sections de la membrane 89 et de la soupape 86 comme équivalentes).
Ainsi, avec un tel dimensionnement, l'ouverture de la soupape 86 sera retardée au moins jusqu'au moment où la pression carter PB devient inférieure à la pression capacité PS.
Si la membrane 89 présente une section supérieure, l'ouverture de la soupape sera encore retardée.
L'injection I débute donc, selon cette configuration et dans les conditions de fonctionnement du moteur de la figure 3, vers 165° vilebrequin, pour finir quand la pression cylindre P1 devient supérieure à la pression capacité PS, c'est-à-dire aux environ de 270° vilebrequin.
L'invention permet donc de retarder de façon significative le début de l'injection de mélange carburé, et ce d'une façon simple et fiable. Le fonctionnement du moteur se trouve amélioré puisque ledit retard permet de limiter le carburant imbrûlé directement rejeté à l'échappement.
Sur la figure 2 apparaít en outre un flasque 116 lié au vilebrequin. Cet élément, qui n'est pas obligatoirement présent dans le carter-pompe 115, permet cependant d'obtenir la caractéristique additionnelle suivante : une obturation sélective de la connection 92.
En effet le flasque 116 est découpé en périphérie de telle façon que seul un secteur angulaire donné obture l'orifice 92a de la connection 92, donc pendant une certaine plage angulaire donnée à d'un cycle moteur.
Comme on le voit sur la figure 4, la pression PB dans le conduit 92 et la chambre 95b est stockée à une valeur donnée prise avant la chute de pression dans le carter-pompe, c'est-à-dire prise par exemple au moment de l'ouverture des transferts OT. Le flasque 116 permet ici de fermer l'orifice 92a jusqu'au moment souhaité pour déclencher l'ouverture de la soupape c'est-à-dire par exemple jusqu'au PMB selon la figure 4.
L'obturation sélective du conduit 92 permet donc de stocker la pression carter PB pendant une durée déterminée par la valeur du secteur angulaire du flasque 116.
Le retard de l'ouverture de la soupape est ici plus grand que dans le cas précédent puisque l'ouverture débute aux environs de 180° vilebrequin, alors que dans le cas précédent (sans flasque) cette ouverture se situait autour de 165° vilebrequin ; rappelons que sans l'invention l'ouverture de la soupape s'effectue quand la pression dans le cylindre devient inférieure à la pression dans le conduit 87, soit pour le cas de figure envisagé, autour de 130° vilebrequin.
Par ailleurs la flasque 116 selon l'invention permet de mieux contrôler l'ouverture de la soupape 86 puisque comme il apparaít notamment sur la figure 4 l'ouverture du conduit 92 étant franche, la chute de pression l'est tout autant de sorte que l'ouverture est aussi mieux contrôlée puisqu'elle ne dépend plus de la diminution de la pression dans le carter-pompe, diminution qui n'est pas toujours aussi rapide suivant les conditions de charge et régime du moteur, Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'ouverture de la soupape dépend simplement de l'ouverture du conduit 92 par le flasque 116.
Une autre amélioration de la présente invention peut consister à mettre en communication, de façon intermittente, la chambre 95a avec le carter-pompe 115.
Comme il va être expliqué plus en détail ci-après, en relation avec les figures 5 et 6, un tel mode de réalisation de l'invention permet notamment d'obtenir une ouverture plus rapide par une amplification du mouvement de la soupape, ainsi qu'une amélioration au niveau de la fermeture de la soupape. En effet, dans les modes de réalisation précédents, une certaine inertie de la soupape automatique a parfois pu être constatée, ce qui ralentit son ouverture.
Ainsi, la figure 5 montre un mode de réalisation semblable aux précédents mais selon lequel le moteur comprend en outre une connection 91 entre la chambre 95a et le carter-pompe 115.
Préférentiellement, la connection 91 débouche par une lumière 91a située dans la partie inférieure du cylindre, juste au-dessus du carter-pompe. Ainsi la connection 91 est mise en communication avec le carter-pompe quand le piston 112 passe au dessus de ladite lumière 91a, c'est-à-dire de façon intermittente.
Ainsi la connection 91 qui est donc contrôlée par la jupe de piston peut être fermée depuis l'ouverture des lumières de transfert 122 jusqu'à la fermeture de ces mêmes lumières c'est-à-dire de façon symétrique par rapport au point mort bas.
Sans sortir du cadre de l'invention un autre phasage peut être obtenu, par exemple une ouverture et une fermeture non symétriques par rapport au point mort bas, grâce à un flasque lié au vilebrequin. Ce flasque peut ou non être le même que celui qui contrôle la connection 92.
La figure 6 illustre le fonctionnement de ce mode de réalisation de l'invention.
La pression PA dans la chambre 95a, la pression PB dans la chambre 95b restent toutes deux égales à la pression dans le carter-pompe jusqu'à l'ouverture des transferts OT. La soupape 86 est alors maintenue sur son siège par la différence entre la pression P1 dans le cylindre 113 et la pression PS dans la capacité 87, aidé éventuellement d'un ressort de rappel.
Puis la lumière 91a est fermée par le piston.
La lumière 92a peut éventuellement être fermée simultanément par le flasque 116 comme montré sur la figure 6, mais ceci n'est pas obligatoire.
Le début de la commande de l'ouverture de la soupape se situe dès que la pression PB devient inférieure à la pression PS dans la capacité. La chute de pression PB peut se produire soit naturellement c'est-à-dire sans le flasque 116, soit à l'ouverture de la lumière 92a par le flasque 116.
A ce moment, la pression PA qui devient supérieure à la pression PB permet d'amplifier la force nécessaire à l'ouverture de la soupape moyennant un rapport adéquate entre la surface de la membrane 89 et celle de la soupape 86. L'ouverture de la soupape 86 est donc plus rapide et son amplitude peut aussi être augmentée grâce à cet effet.
Par ailleurs, lorsque la lumière 91a se trouve découverte par le piston (au voisinage de la fermeture des transferts FT selon la figure 6), alors la pression PA dans la chambre 91a chute brutalement ce qui amorce la fermeture de la soupape 86, vus les différences de pression P1, PA, PB. PA et PB suivent dès lors les variations de la pression dans le carter-pompe, pression nettement inférieure à la pression P1 dans le cylindre.
Comme il a déjà été dit, un ressort de rappel taré 93 peut équiper la tige de la soupape. Ce ressort sera choisi plus raide dans la dernière configuration car la force nécessaire à l'ouverture de la soupape est alors plus élevée que dans les cas précédents.
La forte raideur du ressort 93 aidera à la fermeture, qui s'en trouve facilitée.
Il est possible, selon ce mode de réalisation de l'invention, de limiter la course de la soupape par des moyens appropriés tels que des butées (non représentées).

Claims (11)

  1. Moteur à deux temps comportant au moins
    un cylindre (111) dans lequel se déplace un piston (112) et dont l'une des extrémités communique avec un carter-pompe (115) traversé par le vilebrequin (114) du moteur,
    une capacité sous pression (87) débouchant à une extrémité dans la chambre de combustion (113) du cylindre (111), au moins une soupape (86) assurant l'obturation intermittente entre la chambre de combustion (113) et la capacité (87),
    un moyen (88) destiné à carburer le gaz passant dans ladite capacité (87),
    un moyen de commande de l'ouverture de ladite soupape (86) comprenant une membrane souple (89) séparant deux chambres (95a, 95b) et reliée à la tige de la soupape,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre
    un moyen de liaison (92) entre l'une (95b) desdites chambres et le carter-pompe (115) dudit cylindre, permettant notamment de déclencher l'ouverture de la soupape (86) au plus tôt quand la pression PB dans ladite chambre (95b) devient inférieure à la pression PS dans ladite capacité (87).
  2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite capacité (87) débouche par son autre extrémité dans une ouverture (127) du carter-pompe (115) et en ce qu'il comprend en outre un moyen de contrôle de ladite ouverture (127) de ladite capacité (87) au niveau du carter-pompe (115) du cylindre (111),
  3. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, un moyen destiné à obturer de façon intermittente ledit moyen de liaison (92) afin de retarder la chute de pression dans le moyen de liaison (92) c'est-à-dire l'ouverture de la soupape (86).
  4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'obturation intermittente comprend un flasque (116) placé dans le carter-pompe (115), lié en rotation au vilebrequin du moteur et comprenant au moins un évidement périphérique.
  5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de contrôle liés à la fermeture de la soupape.
  6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent un moyen de connection (91) entre l'autre desdites chambres (95a) et ledit carter-pompe (115), ledit moyen étant agencé de telle sorte qu'il est obturé de façon intermittente coté carter-pompe (115), ledit moyen permettant alternativement d'amplifier l'ouverture de la soupape et d'aider à sa fermeture.
  7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément élastique de rappel (93) de la soupape (86) sur son siège (85), qui coopère avec ladite membrane souple (89).
  8. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de connection (91) débouche par une ouverture (91a) dans la partie inférieure du cylindre de façon à être alternativement couverte et découverte par le piston (112).
  9. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturation intermittente du moyen de connection (91) est réalisée par un flasque spécifique lié au vilebrequin.
  10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une butée limitant l'amplitude d'ouverture de la soupape (86).
  11. Procédé de contrôle de l'ouverture d'une soupape d'injection de mélange carburé dans un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à commander ladite ouverture au plus tôt lorsque la pression PB dans la liaison devient inférieure à la pression PS dans la capacité (87).
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