EP0637679A1 - Moteur à combustion interne à cycle deux temps - Google Patents

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EP0637679A1
EP0637679A1 EP94110468A EP94110468A EP0637679A1 EP 0637679 A1 EP0637679 A1 EP 0637679A1 EP 94110468 A EP94110468 A EP 94110468A EP 94110468 A EP94110468 A EP 94110468A EP 0637679 A1 EP0637679 A1 EP 0637679A1
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EP
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exhaust
internal combustion
combustion engine
cycle internal
cylinder
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Withdrawn
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EP94110468A
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German (de)
English (en)
Inventor
Christian Demazure
Denis Garro
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Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • 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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the present invention relates to a two-cycle cycle internal combustion engine intended in particular to equip a motor vehicle. It relates more particularly to an exhaust system making it possible to adapt the characteristics of the exhaust circuit of a two-stroke engine according to the values taken by one or more operating parameters representative of the operation of the engine.
  • the exhaust device comprises in combination: a first pipe connecting a first exhaust light to a catalytic converter, a second pipe connecting a second exhaust light to the catalytic converter.
  • This second pipe cooperating with a bypass pipe of the catalytic converter and with a piloted distribution member positioned at the junction of the second pipe with the bypass pipe, this distribution member being adapted to selectively distribute the exhaust gases through or outside the catalytic converter.
  • the first pipe may also include a periodic closure member making it possible to selectively open the passage to the exhaust gases.
  • the object of the present invention is therefore to propose an exhaust system of particularly simple design and which makes it possible to adapt the characteristics of the exhaust circuit of a two-stroke engine over a very wide operating range of the latter.
  • the present invention therefore aims to reduce pollution of two-stroke engines beyond the most stringent standards and this in a particularly simple and economical manner.
  • the invention relates to an internal combustion engine with two-cycle cycle of the pump housing type comprising a housing in which is arranged at least one cylinder defining a combustion chamber, this cylinder having at least one intake lumen by where the fresh gases and at least one exhaust port penetrate through which the burnt gases are discharged, the exhaust light communicating with an exhaust line by means of two separate exhaust ducts.
  • the two-cycle cycle internal combustion engine is characterized in that the exhaust ducts cooperate with distributor means controlled from the values taken by one or more parameters representative of the operation of the engine, the distributor means being able to selectively direct the burnt gases to one or the other of the two exhaust ducts.
  • the exhaust port cooperates with shutter means controlled from values taken by one or more parameters representative of the operation of the engine, the shutter means being suitable selectively modifying the passage section of the exhaust lumen in the axial direction of the cylinder.
  • At least one of the two conduits cooperates with shutter means controlled from values taken by one or more parameters representative of the operation of the engine, these shutter means being able to selectively restrict the passage section of the duct.
  • the distributor means and the various shutter means consist of a single rotary plug driven in rotation by corresponding control means.
  • the parameters representative of the operation of the engine are the load and / or the speed and / or the temperature of the exhaust gases.
  • At least one of the two exhaust ducts cooperates with means for treating the exhaust gases.
  • the means for treating the exhaust gases consist of a priming catalyst.
  • the two exhaust ducts have different acoustic characteristics.
  • the two-stroke cycle internal combustion engine is of the pump housing type. It conventionally comprises a casing 2 in which is arranged at least one cylinder 3 defining a combustion chamber. Inside the cylinder 3 is slidably mounted a piston 5 connected by a connecting rod to a crankshaft.
  • the fuel injection is preferably direct and the ignition is obtained by a conventional means: electrical system with spark plug 6.
  • the combustion air supply to the combustion chamber is carried out through at least one opening or intake port 4, while the discharge of the burnt gases is carried out through at least one port 7. These orifices are opened in time appropriate by the back and forth of the piston 5 in the cylinder 3.
  • the exhaust port 7 communicates with the exhaust line via two separate exhaust conduits 8, 9.
  • the transfer of the burnt gases from the exhaust port 7 into the conduits is provided in accordance with the invention by means of a rotary plug 10 driven in rotation by non-illustrated control means controlled from the values taken by one or more parameters representative of the operation of the engine such as the load and / or the rotation speed and / or the exhaust gas temperature.
  • the plug 10 journals inside a corresponding bore 11 arranged in the casing 2, the bore 11 which extends perpendicular to the axis of the cylinder 3, communicates directly with the exhaust port 7 and with each of the two exhaust pipes 8.9.
  • This plug the object of which is to form dispensing means but also shutter means intended to restrict the passage section of the burnt gases as detailed below, is formed by a substantially cylindrical part in which is formed a transverse passage adapted. The shape of the passage results from the respective position of the conduits 8, 9 and the exhaust port 7, as well as their dimensions.
  • conduits 8 and 9 are extended outside the casing 2 by an exhaust manifold 14, the conduit 9 opening into a priming catalytic converter 12.
  • the plug 10 is positioned so that its passage communicates the exhaust port 7 and the only conduit 8. This arrangement allows maximum permeability for the escape of the burnt gases (indicated by the arrows) out of the combustion chamber 3, necessary for operation at full load and high speeds.
  • the plug 10 can still be positioned so that its passage puts in communication the exhaust light 7 and the only conduit 9. This arrangement makes it possible in particular to pass, in particular during cold starts of the engine, the exhaust gases through a priming catalyst 12 allowing the treatment of the exhaust gases. exhaust while the catalyst further downstream on the exhaust line is not yet operational.

Abstract

Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) du type à carter pompe comprenant un carter (2) dans lequel est agencé au moins un cylindre (3) définissant une chambre de combustion, ledit cylindre (3) présentant au moins une lumière d'admission (4) par où pénètrent les gaz frais et au moins une lumière d'échappement (7) par où sont évacués les gaz brûlés, ladite lumière d'échappement (7) communicant avec une ligne d'échappement par l'intermédiaire de deux conduits d'échappement (8,9) distincts, caractérisé en ce que ladite lumière d'échappement (7) coopère avec des moyens distributeurs pilotés (10) à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement dudit moteur (1), lesdits moyens distributeurs (10) étant aptes pour d'une part diriger sélectivement les gaz brûlés vers l'un ou l'autre desdits conduits d'échappement (8,9), et d'autre part modifier selectivement la section de passage de la lumière d'echappement. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un moteur à combustion interne à cycle deux temps destiné notamment à équiper un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un système d'échappement permettant d'adapter les caractéristiques du circuit d'échappement d'un moteur deux temps suivant les valeurs prises par un ou plusieurs paramètres de marche représentatifs du fonctionnement du moteur.
  • Dans le but d'améliorer le fonctionnement des moteurs à combustion interne à cycle deux temps tant du point de vue des performances que du point de vue de la diminution des émissions de polluants, on a développé différents dispositifs permettant d'adapter les caractéristiques du circuit d'échappement d'un moteur deux temps suivant le fonctionnement de ce dernier.
  • On peut ainsi citer le document EP-A-278181 qui divulgue un dispositif d'échappement adapté pour tenir compte de la montée en température des gaz d'échappement au démarrage à froid d'un moteur deux temps lorsque celui-ci est équipé d'un pot catalytique.
  • Le dispositif d'échappement selon le document EP-A-278181 comporte en combinaison : une première canalisation reliant une première lumière d'échappement à un pot catalytique, une deuxième canalisation reliant une deuxième lumière d'échappement au pot catalytique. Cette seconde canalisation coopérant avec une canalisation de bypass du pot catalytique et avec un organe de distribution piloté positionné à la jonction de la seconde canalisation avec la canalisation de bypass, cet organe de distribution étant adapté pour distribuer sélectivement les gaz d'échappement à travers ou à l'extérieur du pot catalytique. La première canalisation peut également comporter un organe d'obturation périodique permettant d'ouvrir sélectivement le passage aux gaz d'échappement.
  • On peut encore citer le document EP-A-338868 qui décrit un dispositif d'échappement présentant deux canalisations distinctes coopérant avec des moyens spécifiques de traitement des gaz d'échappement et avec des soupapes de distribution pour sélectivement diriger les gaz d'échappement à travers l'une et/ou l'autre des deux canalisations.
  • Si de tels dispositifs décrivent bien des systèmes d'échappement variables permettant d'adapter les caractéristiques du circuit d'échappement d'un moteur deux temps suivant le fonctionnement de ce dernier et ce, notamment pour réduire les émissions de polluants. On peut toutefois noter que ces dispositifs permettent une adaptation relativement limitée du circuit d'échappement aux conditions de fonctionnement du moteur, seule la période de démarrage à froid est par exemple prise en compte dans le dispositif d'échappement selon le document EP-A-278181, et que d'autre part les systèmes proposés sont relativement complexes à réaliser industriellement.
  • L'objet de la présente invention est donc de proposer un système d'échappement de conception particulièrement simple et qui permette d'adapter les caractéristiques du circuit d'échappement d'un moteur deux temps sur une très large plage de fonctionnement de ce dernier.
  • La présente invention a donc pour but de diminuer la pollution des moteurs deux temps au-delà des normes les plus sévères et ce d'une manière particulièrement simple et économique.
  • A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne à cycle deux temps du type à carter pompe comprenant un carter dans lequel est agencé au moins un cylindre définissant une chambre de combustion, ce cylindre présentant au moins une lumière d'admission par où pénètrent les gaz frais et au moins une lumière d'échappement par où sont évacués les gaz brûlés, la lumière d'échappement communicant avec une ligne d'échappement par l'intermédiaire de deux conduits d'échappement distincts.
  • Selon l'invention, le moteur à combustion interne à cycle deux temps est caractérisé en ce que les conduits d'échappement coopèrent avec des moyens distributeurs pilotés à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur, les moyens distributeurs étant aptes à diriger sélectivement les gaz brûlés vers l'un ou l'autre des deux conduits d'échappement.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, la lumière d'échappement coopère avec des moyens obturateurs pilotés à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur, les moyens obturateurs étant aptes à modifier sélectivement la section de passage de la lumière d'échappement suivant la direction axiale du cylindre.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, au moins un des deux conduits coopère avec des moyens obturateurs pilotés à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur, ces moyens obturateurs étant aptes à restreindre sélectivement la section de passage du conduit.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, les moyens distributeurs et les différents moyens obturateurs sont constitués par un unique boisseau rotatif entraîné en rotation par des moyens de commande correspondants.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, le boisseau tourillonne à l'intérieur d'un alésage agencé directement dans le carter, cet alésage qui s'étend perpendiculairement à l'axe du cylindre, communique directement avec la lumière d'échappement et avec les conduits d'échappement.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, les paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur sont la charge et/ou le régime et/ou la température des gaz d'échappement.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, au moins un des deux conduits d'échappement coopère avec des moyens pour traiter les gaz d'échappement.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, les moyens pour traiter les gaz d'échappement sont constitués par un catalyseur d'amorçage.
  • Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à cycle deux temps selon l'invention, les deux conduits d'échappement présentent des caractéristiques acoustiques différentes.
  • On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel :
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle verticale d'un moteur suivant l'invention ;
    • la figure 2 est une vue de détail partielle du système d'échappement suivant l'invention ;
    • les figures 3 à 5 sont des vues similaires à celle de la figure 2, précisant les différents modes de fonctionnement du système d'échappement selon l'invention.
  • Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été figurés, et pour faciliter la présentation de l'invention, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
  • En se reportant à la figure 1, le moteur à combustion interne à cycle deux temps, repéré 1, est du type à carter pompe. Il comprend classiquement un carter 2 dans lequel est agencé au moins un cylindre 3 définissant une chambre de combustion. A l'intérieur du cylindre 3 est monté coulissant un piston 5 relié par une bielle à un vilebrequin. L'injection de carburant est préférentiellement directe et l'allumage est obtenu par un moyen classique : système électrique à bougie d'allumage 6.
  • L'alimentation en air comburant de la chambre de combustion est opérée à travers au moins une ouverture ou lumière d'admission 4, tandis que l'évacuation des gaz brûlés est opérée à travers au moins une lumière 7. Ces orifices sont ouverts en temps opportun par le va-et-vient du piston 5 dans le cylindre 3.
  • La lumière d'échappement 7 communique avec la ligne d'échappement par l'intermédiaire de deux conduits d'échappement 8,9 distincts. Le transfert des gaz brûlés de la lumière d'échappement 7 dans les conduits est assuré conformément à l'invention par l'intermédiaire d'un boisseau rotatif 10 entraîné en rotation par des moyens de commande non figurés pilotés à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur tels que la charge et/ou le régime de rotation et/ou la température des gaz d'échappement.
  • Le boisseau 10 tourillonne à l'intérieur d'un alésage 11 correspondant agencé dans le carter 2, l'alésage 11 qui s'étend perpendiculairement à l'axe du cylindre 3, communique directement avec la lumière d'échappement 7 et avec chacun des deux conduits d'échappement 8,9. Ce boisseau, dont l'objet est de former des moyens distributeurs mais également des moyens obturateurs destinés à restreindre la section de passage des gaz brûlés comme cela est détaillé ci-après, est formé par une pièce sensiblement cylindrique dans laquelle est ménagé un passage transversal adapté. La forme du passage résulte de la position respective des conduits 8,9 et de la lumière d'échappement 7, ainsi que de leurs dimensions.
  • Le fonctionnement du système d'échappement selon l'invention va maintenant être explicité en regard des figures 2 à 5.
  • Suivant ces figures, les conduits 8 et 9 sont prolongés à l'extérieur du carter 2 par un collecteur d'échappement 14, le conduit 9 débouchant dans un pot catalytique d'amorçage 12.
  • Si on se reporte à la figure 2, le boisseau 10 est positionné de façon à ce que son passage mette en communication la lumière d'échappement 7 et le seul conduit 8. Cette disposition autorise une perméabilité maximale pour la fuite des gaz brûlés (matérialisés par les flèches) hors de la chambre de combustion 3, nécessaire à un fonctionnement à pleine charge et hauts régimes.
  • Conformément à la figure 3, on voit qu'en faisant tourner le boisseau 10 il demeure possible, tout en maintenant en communication le seul conduit 8 et la lumière d'échappement 7, de venir restreindre la section de cette dernière et cela plus particulièrement selon le sens axial du cylindre. Il en résulte une augmentation de la cylindrée utile tandis que la durée utile d'ouverture à l'échappement diminue. Cette disposition permet un accroissement significatif de la puissance du moteur dans les conditions de fonctionnement à pleine charge et bas régimes.
  • Si on se reporte à la figure 4, on voit que la rotation du boisseau 10 permet également, tout en maintenant en communication le seul conduit 8 et la lumière d'échappement 7, de venir restreindre la section de passage du conduit 8 sans affecter la lumière 7. La restriction du passage à travers le conduit 8 engendre une perte de charge qui a pour effet de diminuer les vitesses d'écoulement des gaz à l'intérieur du cylindre 3 et ce qui permet d'opérer la recirculation interne des gaz brûlés particulièrement favorable à la diminution des émission de polluants et plus particulièrement des oxydes d'azote NOx lors des fonctionnements du moteur à faible charge.
  • Enfin si l'on se reporte à la figure 5, on voit que le boisseau 10 peut encore être positionné de façon à ce que son passage mette en communication la lumière d'échappement 7 et le seul conduit 9. Cette disposition permet de faire notamment transiter, notamment lors des démarrages à froid du moteur, les gaz d'échappement à travers un catalyseur d'amorçage 12 permettant le traitement des gaz d'échappement alors que le catalyseur disposé plus en aval sur la ligne d'échappement n'est pas encore opérationnel.
  • On peut ainsi constater que grâce à un système de conception et de réalisation particulièrement simples, il devient possible d'adapter les caractéristiques du système d'échappement au besoin du moteur et ce dans l'ensemble des plages de fonctionnement de ce dernier.
  • Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
  • Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
  • Ainsi il est possible de prévoir des conduits d'échappement 8,9 de caractéristiques acoustiques différentes de façon à réaliser une bi-acoustique à l'échappement.

Claims (8)

  1. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) du type à carter pompe comprenant un carter (2) dans lequel est agencé au moins un cylindre (3) définissant une chambre de combustion, ledit cylindre (3) présentant au moins une lumière d'admission (4) par où pénètrent les gaz frais et au moins une lumière d'échappement (7) par où sont évacués les gaz brûlés, ladite lumière d'échappement (7) communicant avec une ligne d'échappement par l'intermédiaire de deux conduits d'échappement (8,9) distincts, caractérisé en ce que lesdits conduits d'échappement (8,9) coopèrent avec des moyens distributeurs pilotés (10) à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement dudit moteur (1), lesdits moyens distributeurs (10) étant commandés pour d'une part, diriger sélectivement les gaz brûlés vers l'un ou l'autre desdits conduits d'échappement (8,9) et pour d'autre part, en modifier sélectivement la section de passage de ladite lumière d'échappement suivant la direction axiale dudit cylindre (3) pour en ajuster la cylindrée utile.
  2. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un desdits conduits (8) coopère avec des moyens obturateurs pilotés (10) à partir des valeurs prises par un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement dudit moteur (1), lesdits moyens obturateurs (10) étant aptes à restreindre sélectivement la section de passage dudit conduit (8).
  3. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lesdits moyens distributeurs et lesdits moyens obturateurs sont constitués par un unique boisseau rotatif (10) entraîné par des moyens de commande correspondants.
  4. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit boisseau (10) tourillonne à l'intérieur d'un alésage (11) agencé dans ledit carter (2), ledit alésage (11) s'étendant perpendiculairement à l'axe dudit cylindre (3) et communicant directement avec ladite lumière d'échappement (7) et avec lesdits conduits d'échappement (8,9).
  5. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits paramètres représentatifs du fonctionnement dudit moteur (1) sont la charge et/ou le régime.
  6. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un desdits conduits d'échappement (9) coopère avec des moyens (12) pour traiter les gaz d'échappement.
  7. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens pour traiter les gaz d'échappement sont constitués par un catalyseur d'amorçage (12).
  8. Moteur à combustion interne à cycle deux temps (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits conduits d'échappement (8,9) présentent des caractéristiques acoustiques différentes.
EP94110468A 1993-07-06 1994-07-05 Moteur à combustion interne à cycle deux temps Withdrawn EP0637679A1 (fr)

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FR9308251A FR2707343B1 (fr) 1993-07-06 1993-07-06 Moteur à combustion interne à cycle deux temps.
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