FR2839118A1 - Moteur a deux temps - Google Patents
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Abstract
Un moteur à deux temps, pour un outil de travail portable, manoeuvré à la main, tel qu'une tronçonneuse à chaîne, comprend une chambre de combustion 3 formée dans un cylindre 2 et délimitée par un piston 4. Le moteur à deux temps possède des canaux de transfert, débouchant avec un orifice d'embouchure dans le carter de vilebrequin 8, ainsi qu'un canal d'admission ou d'aspiration raccordé à un filtre à air. Au moins un canal d'air 12 amène de l'air de combustion supplémentaire à au moins un canal de transfert. En vue d'obtenir une bonne proportion carburant/ air indépendamment de la charge, la longueur (a) du canal d'aspiration 11 vaut jusqu'à environ 60% de la longueur (b) du parcours de l'air pur, qui est la longueur moyenne de canal, du filtre à air 13 jusqu'à l'orifice d'embouchure 19, 20 d'un canal de transfert 15, 16 dans le carter de vilebrequin.
Description
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L' invention concerne un moteur a deux temps, notamment pour un outil de travail portable, manxuvre a la main, tel qutune tronconneuse a chalne, une tronconneuse a meule ou machine similaire, comprenant une chambre de combustion formee dans un cylindre et delimitee par un piston montant et descendant, le piston entralnant, par l'intermediaire d'une bielle, un vilebrequin monte en rotation dans un carter de vilebrequin ou carter moteur qui est relic sur le plan fluidique, pour des positions predeterminees du piston, a la chambre de combustion, par l'intermediaire de canaux de transfert, chaque canal de transfert debouchant avec un orifice d' embouchure dans le carter de vilebrequin, le moteur a deux temps comportant un canal d'admission ou d' aspiration pour l'amenee d'un melange carburant/air dans le carter de vilebrequin par l'intermediaire d'une entree d'admission et le canal d' aspiration etant realise au moins partiellement dans un carburateur et raccorde a un filtre a air, et au moins un canal d' air amenant de l'air de combustion sensiblement exempt de carburant, a
au moins un canal de transfert.
D'apres le document WO 01/51785 A1, il est connu de 2s realiser le parcours de lair et le parcours du melange avec environ la meme longueur, la longueur du parcours du melange devant se situer entre 0,6 fois et 1,4 fois la longueur du parcours de ['air. Le parcours de l'air et le parcours du melange doivent ainsi etre adaptes l'un a l'autre, en vue de maintenir ainsi constante la proportion carburant/air independamment de variations de charge. Dans le parcours de l'air est incluse la longueur des canaux de transfert. Comme le parcours du melange doit environ etre de la meme longueur que le parcours de
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['air, il en resulte des conditions d' implantation defavorables parce que le parcours du melange doit etre d'une configuration relativement longue par rapport a la partie du parcours de l' air, situee a l'exterieur du cylindre. Il s'est avere que pour un canal d'air et un canal de melange sensiblement de meme longueur, la proportion carburant/air dans la chambre de combustion nest pas optimale pour ['ensemble de la plage des
vitesses de rotation de fonctionnement.
Le but de l' invention consiste a fournir un moteur a deux temps du type de celui evoque en introduction, qui presente une proportion carburant/air favorable dans la chambre de combustion, adaptee a la charge
respectivement consideree.
Ce but est atteint pour un moteur a deux temps dans lequel la longueur du canal d' aspiration, mesuree du filtre a air jusqu'a lt entree dadmission dans le carter de vilebrequin, vaut jusqu'a environ 60% de la longueur du parcours de l'air pur, la longueur du parcours de l'air pur s'etendant sur la longueur de canal moyenne, a partir du filtre a air jusqu'a ['orifice d' embouchure
d'un canal de transfert dans le carter de vilebrequin.
On obtient un bon comportement dynamique du moteur a combustion interne loreque la longueur du canal d' aspiration du filtre a air jusqu' a l' entree d' admission dans le carter de vilebrequin ne vaut environ que jusqu'a 60% de la longueur du parcours de l'air pun La longueur du parcours de l'air pur est ici la longueur moyenne de canal du filtre a air jusqu'a ['orifice d' embouchure des canaux de transfert dans le carter de vilebrequin. Comme le canal d'aspiration est plus court que le parcours de l'air pur, il en resulte, en outre, un mode de construction favorable. Le canal
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d'air et le canal d' aspiration peuvent ici notamment
etre raccordes a un filtre a air.
Il est prevu que la longueur du canal d' aspiration vaut s plus de 20% de la longueur du parcours de l'air pun Pour une proportion carburant/air favorable et ainsi des valeurs de gaz d'echappement faibles, la surface significative pour la resistance a l'ecoulement dans le parcours de l'air pur correspond avantageusement a l,7 fois a 5 fois la surface significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d'aspiration. De preference, elle est notamment environ d'une grandeur double. La surface significative pour la resistance a l'ecoulement est ici notamment la section transversale la plus etroite dans le parcours de l'air pur et respectivement le canal d'aspiration. Le rapport de la surface significative pour la resistance a ltecoulement dans le parcours de l'air pur a la longueur du parcours de l'air pur correspond avantageusement environ au rapport de la surface significative pour la resistance a l' ecoulement du canal d' aspiration a la longueur du canal daspiration. Le rapport de la surface significative pour la resistance a l'ecoulement a la longueur est ainsi constant pour le parcours de l'air 2s pur et le parcours du melange. D' apres ['equation de Helmholtz, on obtient, selon la formule f = - À avec c la vitesse du son, A la surface significative pour la resistance a l'ecoulement, L la longueur et V le volume du carter de vilebrequin, la meme frequence de Helmholtz pour le parcours du melange et le parcours de l'air pun Le parcours de l'air pur et le parcours du melange vent ainsi ajustes sur le meme comportement en frequence. Le moteur a deux temps presente de ce fait un bon
comportement dynamique.
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En vue d'obtenir un effet de balayage, il est prevu que le moteur a deux temps comporte quatre canaux de transfert disposes symetriquement par rapport a un plan de symetrie median. A chaque lumiere de piston vent avantageusement associes deux canaux de transfert. Le canal d'air se divise avantageusement par bifurcation, dans la zone du cylindre, en deux canaux partiels, chaque canal partiel communiquant, dans des positions predeterminees du piston, avec la lumiere de piston. Il s'avere rationnel que soient prevus deux canaux d'air, chaque canal d' air communiquant, dans des positions determinees du piston, avec une lumiere de piston. Dans l'optique d'une image de balayage symetrique, il s'avere avantageux que la surface significative pour la resistance a ltecoulement de chaque canal d' air soit de
meme grandeur.
Dans la suite, vont etre explicites, quant a tous leurs details, des exemples de realisation de l' invention representes sur les dessins annexes, qui montrent: Fig. l une representation schematique d'un moteur a deux temps, en coupe longitudinale, Fig. 2 une representation schematique dune coupe d'un moteur a deux temps, a hauteur de la
sortie d'echappement.
Le moteur a deux temps l represente sur la figure l comprend un cylindre 2 avec un axe longitudinal de cylindre 24, et une chambre de combustion 3 formee dans le cylindre 2. La chambre de combustion 3 est delimitee par un piston 4 montant et descendant, qui, sur la figure l, est represente en pointilles dans une position 3s superieure 4a, proche du point mort haut. Le piston 4 entralne, par l'intermediaire d'une bielle 5, un s 283911 8 vilebrequin 6 qui est monte en rotation dans le carter de vilebrequin 8 ou carter moteur, autour d'un axe de vilebrequin 7. Au carter de vilebrequin 8 est amene, par l'intermediaire de l' entree d'admission 9, un melange carburant/air en provenance du canal d' admission ou d' aspiration 11. Le canal d' aspiration 11 est raccorde a un filtre a air 13 et est realise sur un troncon partiel de sa longueur, dans un carburateur 18. Le moteur a deux temps 1 comporte au total quatre canaux de transfert 15 et 16 disposes symetriquement par rapport a un plan median, deux canaux de transfert 15 etant disposes a proximite de la sortie d'echappement et deux canaux de transfert 16 etant disposes de maniere eloignee de la sortie d'echappement. Les canaux de transfert 15, 16 debouchent avec des orifices d' embouchure 19, 20 dans le carter de vilebrequin 8 et avec des lumieres d' admission , 26 dans la chambre de combustion 3. Dans des positions predeterminees du piston, comme dans la position du piston 4 montree sur la figure 1, le carter de vilebrequin 8 et la chambre de combustion 3 vent relies ou communiquent sur le plan fluidique par
l'intermediaire des canaux de transfert 15, 16.
Dans la peripherie du piston 4 vent prevues deux lumieres 17 disposees symetriquement par rapport au plan median du cylindre, dont l'une est representee sur la figure 1. Dans la position 4a du piston, representee en pointilles sur la figure 1, la lumiere du piston designee par le repere 17a dans cette position, met en communication un canal d' air 12 avec les lumieres d' admission 25, 26 des canaux de transfert 15, 16. Le canal d' air 12 est raccorde au filtre a air 13. Dans le canal d'air 12 peut etre dispose, en aval du filtre a air 13, un organe d'etranglement qui est avantageusement 3s couple au papillon du carburateur 18. Le canal d' air 12 se divise par bifurcation, dans la region du cylindre 2,
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en deux canaux partiels 23 qui vent avantageusement de configuration symetrique. Chaque canal partiel 23 debouche avantageusement dans la zone d'une lumiere de
piston 17a dans la position representee du piston.
La surface 22 significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d' air 12 designe la surface avec la plus petite section transversale de passage pour l' ecoulement. La longueur b du parcours d' air pur se compose de la longueur du canal d' air 12 du filtre a air 13 a la lumiere de piston 17, de la longueur moyenne dans la lumiere de piston 17 jusqu'aux lumieres d' admission 25, 26 des canaux de transfert 15, 16, et de la longueur moyenne des canaux de transfert 15, 16 jusqu'aux orifices d' embouchure 19, 20. Comme le parcours passant par le canal de transfert 16 est plus court que celui passant par le canal de transfert 15, on tient compte pour la longueur b, de la moyenne arithmetique des deux longueurs. Pour indiquer de maniere concrete la longueur b, celle-ci est representee en pointilles dans le canal de transfert 16. Pour la determination de la surface 22 significative pour la resistance a l'ecoulement, on prend en consideration en commun les canaux de transfert 15 et 16 disposes 2s parallelement l'un a l'autre dans le parcours decoulement. La longueur a du canal d' aspiration 11 designe la longueur du canal d' aspiration du filtre a air 13 jusqu'a l' entree d'admission 9 dans le carter de vilebrequin 8. La section transversale 21 significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d' aspiration 11 designe ici la section transversale la plus petite, significative pour le passage de l'ecoulement dans le
canal d'aspiration.
3s En cours de fonctionnement du moteur a deux temps 1, lors du mouvement ascendant du piston 4 en direction du
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point mort haut, ct est a dire du carter de vilebrequin 8 en direction de la chambre de combustion 3, du melange carburant/air est aspire du canal d'aspiration 11 en passant par l' entree d'admission 9 dans le carter de vilebrequin 8. Lors du mouvement descendant du piston 4 en direction du point mort teas, ce melange est comprime dans le carter de vilebrequin 8. Des que les lumieres dadmission 25, 26 des canaux de transfert 15 et 16 vent decouvertes par le piston 4, le melange carburant/air lo est refoule du carter de vilebrequin 8 dans la chambre de combustion 3. Lors de la nouvelle course de montee du piston 4, le melange carburant/air est comprime dans la chambre de combustion 3 et soumis a l'allumage par la bougie 14. Les gaz d'echappement, apres ouverture de la sortie d'echappement 10, s'evacuent de la chambre de combustion. Pendant que les gaz d'echappement quittent la chambre de combustion 3 par la sortie d'echappement lo, du melange carburant/air frais penetre deja a nouveau dans la chambre de combustion 3, en passant par les canaux de transfert 15, 16. Pour eviter que du melange carburant/air, frais, s'echappe de la chambre de combustion 3, le melange frais est precede d'un gaz pauvre en carburant ou exempt de carburant, tel que par exemple de l'air d'alimentation primaire. A cet effet, les lumieres dadmission 25 et 26 des canaux de transfert 15 et 16 vent mises en communication, par l'intermediaire de la lumiere de piston 17, avec le canal d' air 12, ceci dans la zone du point mort haut, pendant la course d'aspiration. Par l'intermediaire du canal d' air 12, de l'air de combustion dans une large mesure exempt de carburant, stecoule dans les canaux de transfert 15 et 16. Cet air pur precede le melange carburant/air en provenance du carter de vilebrequin 8 et s'ecoule dans la chambre de combustion, avant le melange carburant/air, de sorte que l' air isole le
melange, des gaz d'echappement.
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En vue dobtenir, sur toute la plage des vitesses de rotation, une proportion carburant/air optimale dans la chambre de combustion 3, le parcours de l'air pur et le s canal d'aspiration 11 doivent etre ajustes reciproquement l'un par rapport a l'autre. A cet effet, la longueur a du canal d' aspiration 11 vaut plus de 20% et jusqu'a 60% de la longueur b du parcours de l'air pun On obtient une proportion carburant/air favorable dans la chambre de combustion, loreque la surface 22 significative pour la resistance a ltecoulement dans le parcours de l'air pur correspond a 1,7 fois jusqu'a 5,0 fois la surface 21 significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d'aspiration 11. Avantageusement, la surface 22 significative pour la resistance a l'ecoulement dans le parcours de l'air pur est environ egale au double de la surface 21 significative pour la resistance a ltecoulement du canal d' aspiration 11. En vue dune bonne adaptation dynamique, il est prevu que le rapport de la surface 22 significative pour la resistance a l' ecoulement dans le parcours de l' air pur a la longueur b du parcours de l'air pur correspond environ au rapport de la surface 21 significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d'aspiration 11 a la longueur a du canal d' aspiration 11. La frequence de Helmholtz est ainsi la meme dans le canal daspiration et dans le parcours d' air pun Si la surface 22 significative pour la resistance a ltecoulement du parcours d' air pur est par exemple egale au double de la surface 21 significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d' aspiration 11, il en resulte pour la longueur b du parcours d' air pur, le double de
la longueur a du canal d' aspiration 11.
Sur la figure 2, un exemple de realisation est represente de maniere schematique, selon une coupe
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perpendiculaire a l'axe longitudinal 24 du cylindre, environ a hauteur de la sortie d'echappement 10. Le piston 4 possede deux lumieres de piston 17' et 17'' opposees et disposees de maniere symetrique, qui, dans s la position du piston representee, mettent en communication respectivement un canal d' air 12', 12'' avec deux canaux de transfert 15', 16' et respectivement '', 16''. La surface 22 significative pour la resistance a l'ecoulement du parcours d' air pur est composee de la surface 22' significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d' air 12', et de la surface 22'' significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d' air 12''. La surface 22' et respectivement 22'' significative pour la resistance a l'ecoulement designe respectivement la section transversale la plus etroite sur l'etendue en longueur du parcours d' air pur, et peut ainsi egalement etre a mesurer dans la lumiere de piston 17', 17'' ou dans les canaux de transfert 15', 16', 15'', 16''. On obtient une image de balayage symetrique dans la chambre de combustion 3, lorsque la surface 22' significative pour la resistance a ltecoulement et la surface 22'' significative pour la resistance a l'ecoulement vent de meme grandeur. La longueur b du parcours de l'air pur 2s s'etend du filtre a air 13, le long du canal dair 12' respectivement 12'', en passant par la lumiere de piston 17', 17'' et le long des canaux de transfert 15' et 16' respectivement 15'', et 16'', jusquisux orifices d' embouchure 19, 20 (figure 1) de ceux-ci, non representes sur la figure 2, dans le carter de
vilebrequin 8.
Le canal d'aspiration 11, qui en coupe longitudinale est realise en partie dans un carburateur 18 (voir figure 1) non represente sur la figure 2, s'etend avec sa longueur a du filtre a air 13 jusqu'au carter de vilebrequin 8 lo 283911 8 (figure 1). La longueur a du canal d'aspiration 11 vaut environ 20% a 60% de la longueur b d'un parcours d' air pun Il peut s'averer avantageux que le canal d' air debouche dans un ou plusieurs canaux de transfert, par l'intermediaire d'une soupape. L'orifice d' embouchure du canal d' air dans un canal de transfert, se situe avantageusement dans la region d'une lumiere d'admission, en vue d'obtenir un remplissage complet des canaux de transfert. Il peut staverer avantageux de ne relier que deux des quatre canaux de transfert a un canal d'air, de preference les canaux de transfert 15',
'' proches de la sortie d'echappement.
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Claims (9)
1. Moteur a deux temps, notamment pour un outil de travail portable, manuvre a la main, tel qu'une tronconneuse a chalne, une tronconneuse a moule ou machine similaire, comprenant une chambre de combustion (3) formee dans un cylindre (2) et delimitee par un piston (4) montant et descendant, le piston (4) entralnant, par l'intermediaire d'une bielle (5) , un vilebrequin monte en rotation dans un carter de vilebrequin (8) ou carter moteur qui est relic sur le plan fluidique, pour des positions predeterminees du piston (4), a la chambre de combustion (3), par l'intermediaire de canaux de transfert (15, 15', 15'', 16, 16', 16''), chaque canal de transfert (15, 15', 15'', 16, 16', 16'') debouchant avec un orifice d' embouchure (19, 20) dans le carter de vilebrequin (8), le moteur a deux temps (1) comportant un canal d' admission ou d' aspiration (11) pour l'amenee d'un melange carburant/air dans le carter de vilebrequin (8) par l'intermediaire d'une entree d'admission (9) et le canal d' aspiration etant realise au moins partiellement dans un carburateur (18) et raccorde a un filtre a air (13), et au moins un canal d'alr (12) amenant de l'alr de combustion sensiblement exempt de carburant, a au moins un canal de transfert (15, 16), caracterise en ce que la longueur (a) du canal d' aspiration (11), mesuree du filtre a air (13) jusqu'a l' entree d'admission (9) dans le carter de vilebrequin (8), vaut jusqu'a environ 60% de la longueur (b) du parcours de l'air pur, la longueur (b) du parcours de l'air pur s'etendant sur la longueur de canal moyenne, du filtre a air (13) jusqu'a ['orifice d' embouchure (19, ) d'un canal de transfert (15, 16) dans le carter de
vilebrequin (8).
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2. Moteur a deux temps selon la revendication 1, caracterise en ce que la longueur (a) du canal d' aspiration (11) vaut plus de 20t de la longueur (b) du parcours de l'air pun s
3. Moteur a deux temps selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que la surface (22) significative pour la resistance a l' ecoulement dans le parcours de l' air pur correspond a 1,7 fois a 5 fois la surface (21) significative pour la resistance a l'ecoulement du canal d'aspiration (11), et est notamment environ d'une
grandeur double.
4. Moteur a deux temps selon l'une des revendications 1
S a 3, caracterise en ce que le rapport de la surface (22) significative pour la resistance a l'ecoulement dans le parcours de l'air pur a la longueur (b) du parcours de l'air pur correspond environ au rapport de la surface (21) significative pour la resistance a l'ecoulement du canal daspiration (11) a la longueur (a) du canal
d'aspiration (11).
5. Moteur a deux temps selon l'une des revendications 1
a 4, caracterise en ce que le moteur a deux temps (1) 2s comporte quatre canaux de transfert (15, 15', 15'', 16,
16', 16'') disposes symetriquement.
6. Moteur a deux temps selon la revendication 5, caracterise en ce quta chaque lumiere de piston (17) vent associes deux canaux de transfert (15, 15', 15'',
16, 16', 16'').
7. Moteur a deux temps selon l'une des revendications 1
a 6, caracterise en ce que le canal d' air (12) se divise 3s par bifurcation, dans la zone du cylindre (2), en deux canaux partiels (23), chaque canal partiel (23)
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communiquant, dans des positions predeterminees du
piston, avec la lumiere de piston (17).
8. Moteur a deux temps selon l'une des revendications 1
s a 7, caracterise en ce que vent prevus deux canaux d' air (12', 12''), chaque canal d' air (12', 12'') communiquant, dans des positions determinees du piston,
avec une lumiere de piston (17', 17'').
9, Moteur a deux temps selon la revendication 8, caracterise en ce que la surface (22' 22'') significative pour la resistance a l'ecoulement de
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