FR2756592A1 - Instant exhaust for two stroke internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne à deux temps. The present invention relates to the field of two-stroke internal combustion engines.
De façon plus spécifique, la présente invention a trait à l'échappement des gaz issus de tels moteurs, et à la réorganisation cinétique des gaz en phase de balayage, ce principe étant d'opposer le mouvement des gaz et celui des gaz brûlés. More specifically, the present invention relates to the escape of gases from such engines, and to the kinetic reorganization of the gases in the scanning phase, this principle being to oppose the movement of the gases and that of the burnt gases.
Les moteurs deux temps actuels présentent des inconvénients à divers égards et notamment par la pollution qu'il créent, par leur trop forte consommation et, par un certain manque de souplesse dans leur fonctionnement. Current two-stroke engines have drawbacks in various respects and in particular by the pollution it creates, by their excessive consumption and by a certain lack of flexibility in their operation.
Ces différents inconvénients conduisent à un mauvais rendement des moteurs deux temps et ils ont pour origine commune un mauvais transvasement des gaz c'està-dire en fait une mauvaise aérodynamique interne. These various drawbacks lead to poor efficiency of two-stroke engines and their common origin is poor transfer of gases, that is to say, poor internal aerodynamics.
Le mauvais rendement est surtout visible à bas régime, pour les plus faibles vitesses de rotation du moteur, ainsi que pour des régimes très élevés comme ceux des moteurs de kart ( 20000 T/mn) où la perméabilité du cylindre n'est plus satisfaisante. The poor efficiency is especially visible at low speed, for the lower engine rotation speeds, as well as for very high speeds such as those of kart engines (20,000 rpm) where the cylinder permeability is no longer satisfactory.
Diverses solutions ont déjà été proposées afin d'améliorer l'aérodynamique interne du moteur; la plupart visent à améliorer le balayage dans la chambre de combustion c'est-à-dire l'expulsion des gaz brûlés par des gaz frais. Various solutions have already been proposed in order to improve the internal aerodynamics of the engine; most are aimed at improving the sweeping in the combustion chamber, that is to say the expulsion of the burnt gases by fresh gases.
Les moteurs deux temps connus et largement utilisés présentent au moins un cylindre dans lequel aboutissent des conduits de transfert situés de part et d'autre de la ou des lumières d'échappement. Généralement les conduits de transferts sont orientés de façon à diriger les gaz frais à l'opposé de l'échappement dans la chambre de combustion. Known and widely used two-stroke engines have at least one cylinder into which transfer conduits located on either side of the exhaust port (s) end. Generally the transfer conduits are oriented so as to direct the fresh gases opposite to the exhaust in the combustion chamber.
Dans la plupart des cas, le but est de mieux balayer la chambre de combustion et notamment la zone centrale où stagne la masse gazeuse brûlée, surtout à bas régimes. Le brevet Allemand DE 269880 divulgue un moteur deux temps du type décrit ci-dessus qui comprend en outre au moins une lumière additionnelle, diamétralement opposée à l'échappement et reliant la chambre de combustion à un canal périphérique, extérieur à la chambre de combustion, qui luimême aboutit dans le conduit d'échappement. Cet arrangement crée une dépression locale qui permet en fait d'évacuer simultanément des gaz brûlés et des gaz frais, les deux courants étant extraits de la même manière. In most cases, the goal is to better sweep the combustion chamber and in particular the central area where the burnt gas mass stagnates, especially at low revs. German patent DE 269880 discloses a two-stroke engine of the type described above which further comprises at least one additional port, diametrically opposite to the exhaust and connecting the combustion chamber to a peripheral channel, outside the combustion chamber, which itself ends up in the exhaust pipe. This arrangement creates a local vacuum which in fact makes it possible to simultaneously evacuate burnt gases and fresh gases, the two streams being extracted in the same way.
Bien qu'il améliore le balayage, ce système n'est cependant pas entièrement satisfaisant puisque des gaz frais étant aspirés vers l'extérieur en même temps que des gaz brûlés, ceci augmente la perte de gaz frais habituelle par les lumières classiques d'échappement. Although it improves the sweeping, this system is however not entirely satisfactory since fresh gases being sucked outwards at the same time as burnt gases, this increases the loss of usual fresh gases by conventional exhaust lights .
Le moteur décrit dans cet art antérieur ne permet donc pas d'améliorer notablement le rendement du moteur puisque la perte supplémentaire de gaz frais équivaut à une perte d'énergie. The engine described in this prior art therefore does not significantly improve the efficiency of the engine since the additional loss of fresh gas is equivalent to a loss of energy.
La présente invention permet de remédier à ce type de problème. Elle permet notamment d'améliorer le remplissage du cylindre surtout à bas régime, en évitant ce que les spécialiste appellent "l'effet de bouchon" c'est-à-dire le mauvais balayage et/ou remplissage du cylindre. The present invention overcomes this type of problem. It makes it possible in particular to improve the filling of the cylinder, especially at low speed, by avoiding what the specialists call "the plug effect", that is to say the bad sweeping and / or filling of the cylinder.
L'effet obtenu selon l'invention permet d'augmenter la pression moyenne indiquée, ce qui améliore le rendement puisque l'on sait que le rendement décroît très rapidement lorsque le couple prend des valeurs inférieures à la moitié de sa valeur nominale. L'augmentation de ladite pression autorise en outre une plus grande souplesse de fonctionnement du moteur ainsi qu'une plus large plage de régime. The effect obtained according to the invention makes it possible to increase the average pressure indicated, which improves the efficiency since it is known that the efficiency decreases very rapidly when the torque takes values less than half of its nominal value. The increase in said pressure also allows greater flexibility in engine operation as well as a wider speed range.
De façon intéressante, I'invention permet un balayage efficace de toute la zone du cylindre située au-dessus des lumières d'admission, ce qui rééquilibre les pressions des gaz brûlés et des gaz frais. Interestingly, the invention allows efficient scanning of the entire area of the cylinder situated above the intake ports, which rebalances the pressures of the burnt gases and of the fresh gases.
Par ailleurs, en améliorant le rendement pour les faibles vitesses de rotation, on diminue la consommation en carburant puisque - un meilleur rendement équivalent à un meilleur remplissage - une meilleure combustion signifie une diminution du taux de gaz brûlés - I'on réalise selon l'invention une diminution de la perte des gaz frais à
l'échappement.Furthermore, by improving the efficiency for low rotational speeds, the fuel consumption is reduced since - better efficiency equivalent to better filling - better combustion means a reduction in the rate of burnt gases - we achieve according to invention a decrease in the loss of fresh gases to
the exhaust.
En outre, la présente invention permet de réduire la pollution puisque le bon transvasement des gaz obtenu selon l'invention réduit les rejets de gaz imbrûlés dans l'atmosphère; la diminution des gaz frais rejetés à l'échappement contribue aussi à réduire la pollution. In addition, the present invention makes it possible to reduce pollution since the good transfer of the gases obtained according to the invention reduces the discharges of unburnt gases into the atmosphere; the reduction in fresh gases released to the exhaust also contributes to reducing pollution.
De plus, une diminution de la température de fonctionnement du moteur est avantageusement réalisée selon l'invention. In addition, a reduction in the engine operating temperature is advantageously carried out according to the invention.
Enoncée de façon générale, la présente invention permet d'abaisser rapidement la pression des gaz au début de l'échappement, juste avant l'ouverture des transferts, en tous points de la périphérie du cylindre et au même instant. Autrement dit, la perméabilité du cylindre est fortement augmentée selon l'invention, comme il sera explicité plus en détail plus loin. Generally stated, the present invention makes it possible to rapidly lower the gas pressure at the start of the exhaust, just before the opening of the transfers, at all points of the periphery of the cylinder and at the same instant. In other words, the permeability of the cylinder is greatly increased according to the invention, as will be explained in more detail later.
L'invention a pour objet un moteur à combustion interne à deux temps comprenant au moins un cylindre chemisé délimitant avec la culasse et le piston une chambre de combustion, ledit cylindre ayant plusieurs lumières de transfert, au moins une lumière d'échappement et un élément reliant au moins une lumière additionnelle et un conduit d'échappement. The subject of the invention is a two-stroke internal combustion engine comprising at least one jacketed cylinder delimiting with the cylinder head and the piston a combustion chamber, said cylinder having several transfer ports, at least one exhaust port and one element. connecting at least one additional light and an exhaust duct.
Conformément à l'invention, le moteur comprend un moyen destiné à réaliser une diminution forte et instantanée de la pression des gaz au début de l'échappement en tous points de la périphérie du cylindre. According to the invention, the engine comprises means intended to produce a strong and instantaneous reduction in the pressure of the gases at the start of the exhaust at all points of the periphery of the cylinder.
Plus précisément, ledit moyen réalisant la chute de pression comprend une pluralité de lumières additionnelles placées chacune au-dessus d'une lumière de transfert afin de permettre un échappement des gaz notamment, sur une grande partie de la circonférence du cylindre, lesdites lumières additionnelles débouchant dans ledit élément de liaison. More precisely, said means producing the pressure drop comprises a plurality of additional ports each placed above a transfer port in order to allow an escape of gases, in particular, over a large part of the circumference of the cylinder, said additional ports opening in said connecting element.
De façon particulière, l'élément de liaison comprend un canal circulaire disposé autour du cylindre. In particular, the connecting element comprises a circular channel arranged around the cylinder.
Selon l'une des caractéristiques de l'invention, les lumières additionnelles présentent une largeur sensiblement égale à la largeur de la lumière de transfert correspondante. Dans une utilisation spécifique du principe à la base de l'invention, il est possible de réorganiser la surface totale de l'échappement, en réduisant légèrement celle de l'échappement principal et en augmentant la surface de l'échappement périphérique qui ne génère pas de perte de gaz frais. According to one of the characteristics of the invention, the additional lights have a width substantially equal to the width of the corresponding transfer light. In a specific use of the principle underlying the invention, it is possible to reorganize the total surface of the exhaust, slightly reducing that of the main exhaust and increasing the surface of the peripheral exhaust which does not generate loss of fresh gas.
Sans sortir du cadre de l'invention, la surface totale des lumières additionnelles reste inférieure ou égale à la surface totale des lumières de transfert mesurée sur le cylindre. Without departing from the scope of the invention, the total area of the additional openings remains less than or equal to the total area of the transfer openings measured on the cylinder.
Une utilisation particulièrement intéressante de l'invention peut concerner les bateaux hors-bord, pénalisés par une mauvaise perméabilité du cylindre, due à l'importance de l'alésage et à un mauvais refroidissement. A particularly advantageous use of the invention may relate to outboard boats, penalized by poor permeability of the cylinder, due to the size of the bore and poor cooling.
Une autre utilisation possible de l'invention concerne les karts. Another possible use of the invention relates to go-karts.
D'autres caractéristiques, détails, avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif en relation avec les dessins annexés sur lesquels - La figure 1 est une coupe longitudinale simplifiée d'un cylindre selon l'invention;
et - La figure 2 est une coupe transversale simplifiée selon AA de la figure 1.Other characteristics, details and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description which follows, given by way of illustration and in no way limiting in relation to the appended drawings in which - FIG. 1 is a simplified longitudinal section of 'a cylinder according to the invention;
and - Figure 2 is a simplified cross-section along AA of Figure 1.
La figure 1 concerne un moteur deux temps qui, de façon classique, comprend un cylindre 1 fermé à sa partie supérieure par une culasse 2 et communiquant à sa partie inférieure avec un carter-pompe (non représenté). Une chambre de combustion 4 est délimitée par la paroi du cylindre I ou une chemise telle que 5, la culasse 2 et la face supérieure d'un piston 6 qui coulisse de manière alternative à l'intérieur du cylindre 1. Le piston coopère avec un système bielle manivelle non représenté. Figure 1 relates to a two-stroke engine which, conventionally, comprises a cylinder 1 closed at its upper part by a cylinder head 2 and communicating at its lower part with a pump housing (not shown). A combustion chamber 4 is delimited by the wall of the cylinder I or a jacket such as 5, the cylinder head 2 and the upper face of a piston 6 which slides alternately inside the cylinder 1. The piston cooperates with a crank rod system not shown.
Un moyen d'allumage tel qu'une bougie 7 peut être disposé au sommet de la chambre de combustion, dans la culasse 2. An ignition means such as a spark plug 7 can be placed at the top of the combustion chamber, in the cylinder head 2.
La paroi du cylindre 1 est percée par des ouvertures ou lumières d'échappement 8 communiquant avec un conduit d'échappement 9. The wall of the cylinder 1 is pierced by exhaust openings or openings 8 communicating with an exhaust duct 9.
Des lumières ou ouvertures de transfert 10 communiquent avec un ou plusieurs conduits de transfert (non représenté). Généralement les lumières de transfert 10 sont légèrement décalées vers le bas par rapport aux lumières d'échappement 8. Lights or transfer openings 10 communicate with one or more transfer conduits (not shown). Generally the transfer lights 10 are slightly offset downward relative to the exhaust lights 8.
L'ensemble d'alimentation ne sera pas décrit en détail, étant en dehors de l'invention. Une injection directe de carburant dans la chambre de combustion est généralement réalisée. La source de pression peut être interne ou externe au moteur. The power assembly will not be described in detail, being outside the invention. A direct injection of fuel into the combustion chamber is generally carried out. The pressure source can be internal or external to the motor.
Selon l'invention, le moteur comprend un outre un moyen destiné à réaliser une diminution forte et instantanée de la pression des gaz brûlés au début de l'échappement en tous points de la périphérie du cylindre 1. According to the invention, the engine further comprises a means intended to produce a strong and instantaneous reduction in the pressure of the burnt gases at the start of the exhaust at all points on the periphery of the cylinder 1.
Conformément à un mode préféré de réalisation de l'invention, ce moyen comprend une pluralité de lumières additionnelles 11 placées chacune au-dessus d'une lumière de transfert 10; les lumières additionnelles 11 débouchent toutes dans un élément 12 qui les relie au conduit d'échappement principal 9. According to a preferred embodiment of the invention, this means comprises a plurality of additional lights 11 each placed above a transfer light 10; the additional lights 11 all open into an element 12 which connects them to the main exhaust duct 9.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les lumières additionnelles 11 présentent une largeur L sensiblement égale à la largeur de la lumière de transfert correspondante. According to a particular embodiment of the invention, the additional lights 11 have a width L substantially equal to the width of the corresponding transfer light.
L'élément 12 peut se présenter sous la forme d'un dégagement ou canal circulaire disposé autour du cylindre. The element 12 can be in the form of a recess or circular channel arranged around the cylinder.
Ainsi, I'échappement est instantané en tous points de la périphérie du cylindre, ce qui augmente l'efficacité du balayage. Thus, the exhaust is instantaneous at all points on the periphery of the cylinder, which increases the scanning efficiency.
En créant une détente brutale des gaz brûlés à travers les lumières additionnelles 11, on diminue leur pression au centre, ce qui permet aux gaz frais de se frayer plus facilement un chemin à travers les gaz brûlés. Ces derniers étant aspirés en périphérie par la dépression, ils libèrent la zone centrale du cylindre qui devient ainsi accessible aux gaz frais malgré leur faible énergie cinétique pour les faibles vitesses de rotation du moteur. By creating a sudden expansion of the burnt gases through the additional ports 11, their pressure is reduced in the center, which allows the fresh gases to more easily make their way through the burnt gases. The latter being sucked in at the periphery by the vacuum, they release the central zone of the cylinder which thus becomes accessible to fresh gases despite their low kinetic energy for low engine rotation speeds.
On obtient ainsi une amélioration du remplissage pour les faibles vitesses de rotation du moteur, d'où une augmentation du couple à bas régime. An improvement in filling is thus obtained for low engine rotation speeds, hence an increase in torque at low speed.
La présente invention vise donc à augmenter la surface de l'échappement, ce qui augmente la perméabilité du cylindre sans augmenter le diagramme. On améliore donc la phase d'échappement sans perdre de puissance aux bas régimes. The present invention therefore aims to increase the surface of the exhaust, which increases the permeability of the cylinder without increasing the diagram. We therefore improve the exhaust phase without losing power at low revs.
L'amélioration concerne en outre les très hauts régimes, où le couple perd rapidement de sa vitesse par un balayage déficient.The improvement also relates to very high revs, where the couple quickly loses speed by a deficient sweep.
Ainsi, les principaux avantages liés à la présente invention peuvent être énoncés de la façon suivante -De meilleures reprises à bas régime, ce qui constitue une amélioration dans le
principe du fonctionnement du moteur deux temps, quand on améliore le couple
vers les bas régimes sans perte de puissance, la difficulté étant d'élargir la plage de
régime utilisable sur les moteurs deux temps dépourvus de boîte de vitesses.Thus, the main advantages associated with the present invention can be stated in the following manner - Better times at low speed, which constitutes an improvement in the
principle of the two-stroke engine, when the torque is improved
downwards without loss of power, the difficulty being to widen the range of
speed usable on two-stroke engines without gearbox.
- Une baisse notable du bruit du fonctionnement global.- A noticeable drop in noise from overall operation.
A la descente du piston, il n'y a pas de risque de perte des gaz frais par les lumières
additionnelles situées au-dessus des transferts, puisque les gaz brûlés sont aspirés du
centre vers la périphérie alors que la forme des transferts dirige les gaz frais vers le
centre. A la remontée du piston, on peut penser que tout le système d'échappement
additionnel est en phase de compression (onde convergente) comme l'échappement
principal, et que les gaz résiduels brûlés s'y trouvent encore, empêchant toute perte
de compression par les lumières additionnelles 1 1 placées au-dessus des transferts
10.When the piston descends, there is no risk of the fresh gases being lost through the lights
located above the transfers, since the burnt gases are sucked from the
center towards the periphery while the form of the transfers directs the fresh gases towards the
center. When the piston goes up, we can think that the entire exhaust system
additional is in compression phase (converging wave) like the exhaust
main, and that the residual burnt gases are still there, preventing any loss
compression by the additional lights 1 1 placed above the transfers
10.
- Une diminution de la température de fonctionnement d'où une diminution des
risques d'usure et de casse du moteur. - A decrease in the operating temperature, hence a decrease in
risk of engine wear and breakage.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615063A FR2756592B1 (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | TWO-STAGE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INSTANT EXHAUST |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615063A FR2756592B1 (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | TWO-STAGE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INSTANT EXHAUST |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2756592A1 true FR2756592A1 (en) | 1998-06-05 |
| FR2756592B1 FR2756592B1 (en) | 1998-12-31 |
Family
ID=9498448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9615063A Expired - Fee Related FR2756592B1 (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | TWO-STAGE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INSTANT EXHAUST |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2756592B1 (en) |
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Also Published As
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| FR2756592B1 (en) | 1998-12-31 |
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| ST | Notification of lapse |