FR3103216A1 - Control system for a piston-operated intake valve of a two-stroke engine - Google Patents

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Abstract

Système de commande pour une soupape d’admission sur piston d’un moteur deux temps Système de commande (3) comprenant un poussoir principal (9) configuré pour déplacer la soupape d’admission par rapport au piston (7) selon une loi de levée entre une position fermée et une position de levée maximale, le poussoir principal (9) étant configuré pour être mobile selon un axe de déplacement (13) de la soupape d’admission par rapport au piston ; un dispositif d’entrainement (15) configuré pour entrainer le poussoir principal (9) selon l’axe de déplacement (13) en fonction d’un angle de vilebrequin (17) du moteur deux temps (1), le dispositif d’entrainement (15) comprenant un mécanisme intermédiaire d’actionnement (19) et une came de levée (21) présentant un profil de coopération, le mécanisme intermédiaire d’actionnement (19) comprenant un premier élément (25) agencé pour coopérer avec la came de levée (21) et un deuxième élément (27) agencé pour coopérer avec le premier élément (25), la loi de levée étant définie par le profil de coopération et par la coopération entre le premier élément (25) et le deuxième élément (27). Figure 3Control system for a piston-operated intake valve of a two-stroke engine Control system (3) comprising a main tappet (9) configured to move the intake valve relative to the piston (7) according to a lift law between a closed position and a maximum lift position, the main pusher (9) being configured to be movable along a displacement axis (13) of the intake valve relative to the piston; a drive device (15) configured to drive the main pusher (9) along the axis of movement (13) as a function of a crankshaft angle (17) of the two-stroke engine (1), the drive device (15) comprising an intermediate actuating mechanism (19) and a lifting cam (21) having a cooperation profile, the intermediate actuating mechanism (19) comprising a first element (25) arranged to cooperate with the cam. lift (21) and a second element (27) arranged to cooperate with the first element (25), the lifting law being defined by the cooperation profile and by the cooperation between the first element (25) and the second element (27 ). Figure 3

Description

Système de commande pour une soupape d’admission sur piston d’un moteur deux tempsControl system for a piston intake valve of a two-stroke engine

Domaine de l’inventionField of invention

La présente invention concerne un système de commande pour une soupape d’admission d’un moteur deux temps et également un procédé de fonctionnement du moteur deux temps. En particulier, le moteur deux temps est un moteur thermique fonctionnant selon le cycle de Miller.The present invention relates to a control system for an intake valve of a two-stroke engine and also to a method of operating the two-stroke engine. In particular, the two-stroke engine is a heat engine operating according to the Miller cycle.

Art antérieurPrior art

Il est connu d’utiliser un moteur deux temps comprenant une soupape d’admission ménagée dans un piston. Le piston délimite deux chambres de tailles variables dans un cylindre du moteur deux temps: une chambre principale ou chambre supérieure (haut moteur) dans laquelle a lieu la combustion et une chambre de pré-compression ou chambre inférieure d’admission (bas moteur).It is known to use a two-stroke engine comprising an intake valve formed in a piston. The piston delimits two chambers of variable sizes in a cylinder of the two-stroke engine: a main chamber or upper chamber (upper engine) in which combustion takes place and a pre-compression chamber or lower intake chamber (lower engine).

Le transfert de gaz frais de la chambre de pré-compression à la chambre principale est réalisé à travers la soupape d’admission qui est logée dans le piston.The transfer of fresh gases from the pre-compression chamber to the main chamber is carried out through the intake valve which is housed in the piston.

Cette disposition est intéressante dans le sens où l’absence de lumières (orifices débouchant dans le cylindre) permet d’obtenir un circuit de lubrification fermé, ce qui évite d’avoir recours à du mélange (carburant et huile) pour assurer la lubrification des pièces mécaniques du moteur deux temps. Cela évite donc la combustion de ce même lubrifiant.This arrangement is interesting in the sense that the absence of openings (orifices opening into the cylinder) makes it possible to obtain a closed lubrication circuit, which avoids having to use a mixture (fuel and oil) to ensure the lubrication of the mechanical parts of the two-stroke engine. This therefore avoids the combustion of this same lubricant.

Ainsi, le moteur deux temps n’est plus tributaire des problématiques de lubrification posées par les lumières d’admission et d’échappement dans le cylindre et de la pollution inhérente à l’architecture conventionnelle des moteurs deux temps avec lumières.Thus, the two-stroke engine is no longer dependent on the problems of lubrication posed by the intake and exhaust ports in the cylinder and the pollution inherent in the conventional architecture of two-stroke engines with ports.

L’utilisation de la soupape d’admission permet d’avoir à la fois un contact sec métal/métal pour assurer une étanchéité et une section de passage de gaz frais, contrairement aux lumières dans le cylindre impliquant une lubrification des pièces participant à l’ouverture/fermeture de celles-ci (cylindre/piston/segments).The use of the inlet valve makes it possible to have both a dry metal/metal contact to ensure sealing and a fresh gas passage section, unlike the ports in the cylinder involving lubrication of the parts participating in the opening/closing of these (cylinder/piston/segments).

Par ailleurs, un avantage de cette disposition est de ne plus rendre les temps d’admission et d’échappement dépendants de la géométrie fixe des lumières aménagées dans le cylindre: ils dépendent des profils de came qui pilotent la soupape d’admission.Furthermore, an advantage of this arrangement is that it no longer makes the intake and exhaust times dependent on the fixed geometry of the ports arranged in the cylinder: they depend on the cam profiles which control the intake valve.

Le pilotage de l’ouverture et de la fermeture de la soupape d’admission peut être réalisé de différentes manières, par exemple en couplant le pilotage de la levée de la soupape d’admission directement à la rotation du vilebrequin du moteur grâce à une came logée dans le maneton du vilebrequin.The control of the opening and closing of the intake valve can be achieved in various ways, for example by coupling the control of the lift of the intake valve directly to the rotation of the crankshaft of the engine thanks to a cam housed in the crankshaft pin.

C’est une conception relativement simple car cela fait intervenir un minimum de composants mécaniques pour cette fonction. Cependant un tel système de commande de la soupape d’admission rend particulièrement dépendante la loi de levée de la soupape d’admission à l’amplitude de la course de celle-ci, exposant ainsi la conception du profil de came aux angles d’attaque forts qui favorisent les chocs, les rebonds et l’usure des pièces mécaniques à cause des efforts de contact normaux au profil de came et des frottements résultants importants.It is a relatively simple design because it involves a minimum of mechanical components for this function. However, such an intake valve control system makes the intake valve lift law particularly dependent on the amplitude of the stroke thereof, thus exposing the design of the cam profile to the angles of attack. which promote shocks, rebounds and wear of mechanical parts due to contact forces normal to the cam profile and significant resulting friction.

En effet, la vitesse de déplacement en rotation du maneton (supportant la came) du vilebrequin relativement au poussoir de la came est trop lente au regard du temps d’ouverture et de fermeture de la soupape du piston à l’échelle d’un cycle (360° au total pour le moteur deux temps) pour permettre une amplitude de course de la soupape importante et permettre à la fois une grande flexibilité dans le choix du temps d’ouverture de cette soupape.Indeed, the rotational displacement speed of the crank pin (supporting the cam) of the crankshaft relative to the cam tappet is too slow with regard to the opening and closing time of the piston valve on the scale of a cycle. (360° in total for the two-stroke engine) to allow a significant valve stroke amplitude and at the same time allow great flexibility in the choice of the opening time of this valve.

Dans ce contexte, les choix dans la définition même du profil de came (limite d’angle entre le profil de la came et l’axe du poussoir pour limiter notamment les efforts de contact, l’effort d’ouverture et le rebond) sont restreints. Or, c’est cette flexibilité qui offre un degré de liberté conceptuel élevé dans la recherche de compromis d’une part pour maîtriser le mouvement de cette commande (cinématique, contraintes mécaniques), mais aussi d’autre part pour obtenir la loi de levée souhaitée (début d’ouverture, fin d’ouverture, amplitude).In this context, the choices in the very definition of the cam profile (angle limit between the profile of the cam and the axis of the tappet to limit in particular the contact forces, the opening force and the rebound) are restricted. However, it is this flexibility which offers a high degree of conceptual freedom in the search for compromise on the one hand to control the movement of this control (kinematics, mechanical constraints), but also on the other hand to obtain the lifting law desired (start of opening, end of opening, amplitude).

En d’autres termes, dans ce contexte, la loi de levée de la soupape d’admission (notamment si le temps d’ouverture désiré est faible) et son amplitude (particulièrement si elle doit être importante) sont techniquement limités par l’atteinte d’un profil trop pointu pour la came du maneton de vilebrequin.In other words, in this context, the intake valve lift law (particularly if the desired opening time is low) and its amplitude (particularly if it must be high) are technically limited by reaching too sharp a profile for the crankshaft pin cam.

La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle vise aussi à l’application d’un système de commande pour une soupape d’admission impliquant sur tout le cycle moteur un contact continu entre les pièces assurant la levée de soupape de façon à éviter les chocs entre les pièces en contact.The present invention aims to solve all or part of the drawbacks mentioned above. It also aims at the application of a control system for an intake valve involving, over the entire engine cycle, continuous contact between the parts ensuring the valve lift so as to avoid shocks between the parts in contact.

La technologie exposée permet aussi de ne pas faire intervenir de circuit hydraulique, pneumatique ou électromagnétique pour la commande de soupape du piston: c’est un gage de précision et de constance des mouvements de levée de soupape, car un système à cames est moins sensible aux accélérations et aux vitesses d’oscillations du piston à haut régime moteur.The technology presented also makes it possible not to involve a hydraulic, pneumatic or electromagnetic circuit for the piston valve control: this is a guarantee of precision and consistency of the valve lift movements, because a cam system is less sensitive. accelerations and oscillation speeds of the piston at high engine speed.

Cette invention évite d’avoir recours à un système d’engrenages de type train épicycloïdal avec une came reliée à une cascade d’engrenages sur bielle plus coûteux à réaliser et plus contraignant lorsqu’il s’agit de bloc-moteur multicylindre.This invention avoids having to resort to a gear system of the planetary gear type with a cam connected to a cascade of gears on a connecting rod, which are more expensive to produce and more restrictive when it comes to multi-cylinder engine blocks.

A cet effet, la présente invention concerne un système de commande pour une soupape d’admission d’un moteur deux temps, ladite soupape d’admission étant ménagée dans un piston du moteur deux temps, le moteur deux temps comprenant en outre une bielle configurée pour entrainer le piston, le système de commande comprenant:To this end, the present invention relates to a control system for an intake valve of a two-stroke engine, said intake valve being formed in a piston of the two-stroke engine, the two-stroke engine further comprising a connecting rod configured to drive the piston, the control system comprising:

- un poussoir principal configuré pour déplacer la soupape d’admission par rapport au piston selon une loi de levée entre une position fermée et une position de levée maximale, le poussoir principal étant configuré pour être mobile ou comprendre au moins une portion mobile selon un axe de déplacement de la soupape d’admission par rapport au piston,- a main pusher configured to move the intake valve relative to the piston according to a lift law between a closed position and a maximum lift position, the main pusher being configured to be movable or to comprise at least one movable portion along an axis displacement of the intake valve relative to the piston,

- un dispositif d’entrainement configuré pour entrainer le poussoir principal selon l’axe de déplacement en fonction d’un angle de vilebrequin du moteur deux temps, le dispositif d’entrainement comprenant un mécanisme intermédiaire d’actionnement et une came de levée présentant un profil de coopération, le mécanisme intermédiaire d’actionnement comprenant un premier élément agencé pour coopérer avec la came de levée et un deuxième élément agencé pour coopérer avec le premier élément, la loi de levée étant définie par le profil de coopération et par la coopération entre le premier élément et le deuxième élément.- a drive device configured to drive the main tappet along the axis of movement as a function of a crankshaft angle of the two-stroke engine, the drive device comprising an intermediate actuation mechanism and an intermediate lifting cam having a cooperation profile, the intermediate actuation mechanism comprising a first element arranged to cooperate with the lifting cam and a second element arranged to cooperate with the first element, the lifting law being defined by the cooperation profile and by the cooperation between the first item and the second item.

Le fait que le système de commande ou la commande de distribution de la soupape d’admission soit composée d’un profil de coopération agissant sur l’ouverture et d’un second élément agissant sur la fermeture de soupape d’admission permet de dissocier la fonction de levée et de la répartir sur plusieurs sous-ensembles.The fact that the control system or the timing control of the intake valve is composed of a cooperating profile acting on the opening and of a second element acting on the closing of the intake valve makes it possible to dissociate the lift function and distribute it over several sub-assemblies.

Le premier sous-ensemble étant les bielles et les composants qui lui sont solidaires: cet ensemble est responsable de l’ouverture de la soupape d’admission. Le second sous-ensemble étant le vilebrequin, notamment son maneton, qui est responsable de la fermeture de la soupape d’admission.The first sub-assembly being the connecting rods and the components attached to it: this assembly is responsible for opening the intake valve. The second sub-assembly being the crankshaft, in particular its crankpin, which is responsible for closing the intake valve.

Cette dissociation permet d’exécuter une levée de soupape d’admission à partir de sous-ensembles ayant des vitesses relatives différentes au regard du point et du temps d’ouverture de la soupape d’admission. Le balancement des bielles est un mouvement rapide par rapport au point et au temps d’ouverture de la soupape d’admission tandis que la rotation du maneton sur son axe est un mouvement lent par rapport au temps d’ouverture de la soupape d’admission.This separation allows intake valve lift to be performed from sub-assemblies having different relative velocities with respect to intake valve opening point and time. Connecting rod swing is a fast motion relative to the intake valve opening point and time while crankpin rotation on its axis is a slow motion relative to the intake valve opening time .

L’exploitation du mouvement de sous-ensembles ayant des vitesses relatives différentes (balancement des bielles/rotation du maneton) donne un degré de liberté conceptuelle plus important pour la définition de la loi de levée de la soupape d’admission.The exploitation of the movement of sub-assemblies having different relative speeds (swinging of the connecting rods/rotation of the crank pin) gives a greater degree of conceptual freedom for the definition of the lift law of the intake valve.

C’est notamment pour cette raison qu’à diagrammes égaux, les profils de came ont des angles moins importants que s’il n’y avait qu’un seul profil de came actif sur le maneton du vilebrequin. Cette répartition de la fonction de levée de soupape sur différents composants autorise une plus grande flexibilité dans la définition de levées de soupapes dissymétriques entre le parcours montant et descendant et ayant un temps d’ouverture total faible (90°) au regard au cycle global du moteur deux temps (360°).It is for this reason in particular that with equal diagrams, the cam profiles have smaller angles than if there was only one active cam profile on the crankshaft pin. This distribution of the valve lift function on different components allows greater flexibility in the definition of asymmetrical valve lifts between the up and down travel and having a short total opening time (90°) with regard to the overall cycle of the two-stroke engine (360°).

L’effet simultané de la pente du profil de coopération et des déplacements relatifs des éléments intermédiaires en contact permet lors du déplacement angulaire de la bielle une fermeture rapide de la soupape d’admission à la fin de l’admission d’air frais dans le cylindre.The simultaneous effect of the slope of the cooperation profile and the relative displacements of the intermediate elements in contact allows during the angular displacement of the connecting rod a rapid closing of the intake valve at the end of the admission of fresh air into the cylinder.

La limitation de la pente du profil de coopération permet aussi un contact permanent entre le profil de coopération et une partie du poussoir principal ou du premier élément coopérant avec le profil de coopération. Ceci évite les chocs mécaniques qui sont sources de vibrations, d’usure, de destructions et de bruits.Limiting the slope of the cooperation profile also allows permanent contact between the cooperation profile and a part of the main pusher or of the first element cooperating with the cooperation profile. This avoids mechanical shocks which are sources of vibration, wear, destruction and noise.

Dans le présent texte, le moteur deux temps est décrit comme comprenant un cylindre, un piston et une bielle correspondante. Cependant, le système de commande est également applicable à un moteur comprenant plusieurs cylindres, à chaque cylindre correspondant un système de commande.In the present text, the two-stroke engine is described as comprising a cylinder, a piston and a corresponding connecting rod. However, the control system is also applicable to an engine comprising several cylinders, each cylinder corresponding to a control system.

Ce système de commande autorise à ne plus avoir de lumières d’admission et d’échappement (orifices débouchant directement dans la paroi du cylindre). Cette disposition permet d’avoir un circuit de lubrification du piston qui soit fermé par un jeu de segments racleurs logé dans le piston. La segmentation (étanchéité et racleurs) ne passant jamais devant les orifices d’alimentation en lubrifiant percés dans la paroi du cylindre.This control system eliminates the need for intake and exhaust ports (orifices opening directly into the cylinder wall). This arrangement makes it possible to have a piston lubrication circuit which is closed by a set of scraper rings housed in the piston. Segmentation (sealing and scrapers) never passing in front of the lubricant supply holes drilled in the cylinder wall.

En conséquence, il n’est pas nécessaire d’avoir recours au brouillard d’huile dans le haut moteur pour lubrifier les pièces mécaniques, il n’y a donc pas lieu de brûler du lubrifiant lors du processus de combustion.As a result, it is not necessary to resort to oil mist in the high engine to lubricate the mechanical parts, so there is no need to burn off lubricant during the combustion process.

Selon un aspect de l’invention, la came de levée est configurée pour être fixée sur le vilebrequin de sorte à être fixe par rapport à un axe d’extension d’un maneton du vilebrequin, le profil de coopération présentant un contour évoluant entre un point haut et un point bas par rapport à l’axe d’extension du maneton, et, le deuxième élément présente une surface d’actionnement configurée pour coopérer avec un galet du poussoir principal.According to one aspect of the invention, the lifting cam is configured to be fixed on the crankshaft so as to be fixed with respect to an extension axis of a crank pin of the crankshaft, the cooperation profile having a contour evolving between a high point and a low point with respect to the axis of extension of the crankpin, and the second element has an actuation surface configured to cooperate with a roller of the main pusher.

En d’autres termes, le profil de coopération est agencé pour déplacer le premier élément en fonction de l’angle du vilebrequin. La forme de la surface d’actionnement ainsi que la force exercée sur le deuxième élément par le premier élément définissent la loi de levée.In other words, the cooperation profile is arranged to move the first element according to the angle of the crankshaft. The shape of the actuation surface as well as the force exerted on the second element by the first element define the lifting law.

Cette disposition permet donc une commande précise de la levée de la soupape d’admission en utilisant un système mécanique fiable et comprenant un nombre réduit de pièces. Cette disposition permet également de définir une loi de levée fixe par rapport à l’angle de vilebrequin.This arrangement therefore allows precise control of the lift of the intake valve using a reliable mechanical system comprising a reduced number of parts. This arrangement also makes it possible to define a fixed lifting law with respect to the crankshaft angle.

Selon un aspect de l’invention, le mécanisme intermédiaire d’actionnement comprend un troisième élément configuré pour être fixé sur la bielle du moteur deux temps, le deuxième élément comprenant un balancier monté mobile en rotation autour d’un pivot du troisième élément, la surface d’actionnement étant ménagée sur le balancier.According to one aspect of the invention, the intermediate actuation mechanism comprises a third element configured to be fixed on the connecting rod of the two-stroke engine, the second element comprising a rocker arm mounted so as to be able to rotate about a pivot of the third element, the actuation surface being provided on the balance.

Le positionnement du troisième élément sur la bielle est défini par le déplacement relatif du premier élément et du deuxième élément en fonction de l’angle de vilebrequin.The positioning of the third element on the connecting rod is defined by the relative displacement of the first element and the second element according to the crankshaft angle.

Selon un aspect de l’invention, le deuxième élément est mobile par rapport au premier élément, la loi de levée étant définie par le profil de coopération et par un déplacement relatif du premier élément par rapport au deuxième élément.According to one aspect of the invention, the second element is movable relative to the first element, the lift law being defined by the cooperation profile and by a relative displacement of the first element relative to the second element.

Cette disposition permet de définir une loi de levée de manière plus souple que si seule était utilisée la came de levée et une pièce intermédiaire ne comprenant pas deux éléments mobiles l’un par rapport à l’autre.This arrangement makes it possible to define a lifting law in a more flexible way than if only the lifting cam and an intermediate part were used that did not include two elements that move relative to each other.

En effet, pour réaliser une ouverture ou une fermeture de la soupape d’admission sur un faible angle de vilebrequin, le profil de coopération doit présenter une pente importante. Or cette pente importante peut engendrer des rebonds et/ou des pertes par frottements.Indeed, to achieve an opening or closing of the intake valve on a low crankshaft angle, the cooperation profile must have a significant slope. However, this significant slope can cause rebounds and/or friction losses.

Le fait que le mécanisme intermédiaire d’actionnement comprenne un premier élément et un deuxième élément mobiles l’un par rapport à l’autre permet d’amplifier l’effet du profil de coopération sur la loi de levée.The fact that the intermediate actuation mechanism comprises a first element and a second element that are movable relative to each other makes it possible to amplify the effect of the cooperation profile on the lifting law.

Selon un aspect de l’invention, le premier élément est fixe par rapport au deuxième élément.According to one aspect of the invention, the first element is fixed relative to the second element.

Selon un aspect de l’invention, le premier élément est rapporté sur le deuxième élément. De préférence, le premier élément et le deuxième élément sont compris dans une même pièce.According to one aspect of the invention, the first element is attached to the second element. Preferably, the first element and the second element are included in the same part.

Cette disposition permet de simplifier la conception du système de commande en limitant le nombre de pièces.This arrangement makes it possible to simplify the design of the control system by limiting the number of parts.

Selon un aspect de l’invention, le système de commande comprend un ressort de rappel agencé pour exercer une force selon une direction de fermeture de la soupape d’admission, le profil de coopération présentant une pente descendante orientée vers l’axe d’extension du maneton, un poussoir intermédiaire du premier élément étant configuré pour coopérer avec la pente descendante de sorte à provoquer une rotation du balancier autour du pivot dans le sens de la direction de fermeture.According to one aspect of the invention, the control system comprises a return spring arranged to exert a force in a closing direction of the intake valve, the cooperation profile having a downward slope oriented towards the axis of extension of the crankpin, an intermediate pusher of the first element being configured to cooperate with the downward slope so as to cause rotation of the balance around the pivot in the direction of the closing direction.

Cette disposition permet de réaliser une fermeture rapide puisque le balancier et son profil de came se déplacent dans le sens de la direction de fermeture sous l’effet du ressort de rappel.This arrangement allows rapid closing since the balance and its cam profile move in the direction of the closing direction under the effect of the return spring.

Selon un aspect de l’invention, le poussoir intermédiaire est monté mobile en translation sur le troisième élément.According to one aspect of the invention, the intermediate pusher is mounted to move in translation on the third element.

Ainsi, la loi de levée de soupape d'admission peut décrire une ouverture progressive et une fermeture rapide. D'un point de vue mécanique, cela se traduit par la conception de pièces évitant l'usure prématurée des pièces en contact.Thus, the intake valve lift law can describe gradual opening and rapid closing. From a mechanical point of view, this results in the design of parts avoiding premature wear of the parts in contact.

Selon un aspect de l’invention, la surface d’actionnement présente une pente de déviation configurée pour coopérer avec le galet de sorte à déplacer la soupape d’admission de la position fermée vers la position de levée maximale lorsque le profil de coopération présente une pente montante s’éloignant de l’axe d’extension du maneton.According to one aspect of the invention, the actuating surface has a deflection slope configured to cooperate with the roller so as to move the intake valve from the closed position to the maximum lift position when the cooperation profile has a rising slope away from the axis of extension of the crank pin.

Cette disposition permet de réduire l’inclinaison de la pente montante du profil de coopération, ce qui limite les efforts normaux à la surface d’actionnement et donc les frictions entre le premier élément et la came de levée.This arrangement makes it possible to reduce the inclination of the rising slope of the cooperation profile, which limits the forces normal to the actuation surface and therefore the friction between the first element and the lifting cam.

Selon un aspect de l’invention, le déplacement de la soupape d’admission de la position fermée vers la position de levée maximale est défini sur une portion angulaire d’ouverture du vilebrequin.According to one aspect of the invention, the movement of the intake valve from the closed position to the maximum lift position is defined on an angular portion of the opening of the crankshaft.

Selon un exemple de réalisation, la portion angulaire d’ouverture est comprise entre 180° et 270°, un point mort haut étant défini comme origine angulaire.According to an exemplary embodiment, the angular opening portion is between 180° and 270°, a top dead center being defined as the angular origin.

Selon un aspect de l’invention, la surface d’actionnement présente une pente de maintien attenante à la pente de déviation, la pente de maintien étant agencée pour coopérer avec le galet de sorte à maintenir la soupape d’admission en position de levée maximale.According to one aspect of the invention, the actuation surface has a holding slope adjoining the deflection slope, the holding slope being arranged to cooperate with the roller so as to hold the intake valve in the maximum lift position .

Cette disposition permet une bonne admission d’air puisque la soupape d’admission ne commence pas à se refermer juste après avoir atteint la position de levée maximale.This arrangement allows good air intake since the intake valve does not begin to close immediately after reaching the maximum lift position.

Selon un aspect de l’invention, le maintien de la soupape d’admission en position de levée maximale est défini sur une portion angulaire de maintien du vilebrequin.According to one aspect of the invention, the holding of the intake valve in the maximum lift position is defined on an angular holding portion of the crankshaft.

Selon un exemple de réalisation, la portion angulaire de maintien est comprise entre 240° et 260° environ.According to an exemplary embodiment, the angular holding portion is between 240° and 260° approximately.

Selon un aspect de l’invention, le poussoir principal est configuré pour être mobile selon l’axe de déplacement de sorte à déplacer la soupape d’admission par rapport à la bielle.According to one aspect of the invention, the main pusher is configured to be movable along the axis of movement so as to move the intake valve relative to the connecting rod.

Dans cette configuration le poussoir principal a un mouvement de translation et déplace la soupape d’admission vers l’intérieur de la chambre de combustion lors de l’ouverture de la soupape d’admission.In this configuration, the main tappet has a translational movement and moves the intake valve towards the inside of the combustion chamber when the intake valve opens.

Selon un aspect de l’invention, l’au moins une portion mobile du poussoir principal comprend un support configuré pour coopérer avec un siège de soupape solidaire en déplacement du piston de sorte à déplacer le siège de soupape selon l’axe de déplacement par rapport à la soupape d’amission.According to one aspect of the invention, the at least one movable portion of the main tappet comprises a support configured to cooperate with a valve seat integral with the movement of the piston so as to move the valve seat along the axis of movement with respect to at the inlet valve.

Cette disposition permet une ouverture de la soupape d’admission vers l’intérieur du piston. De cette façon, il est possible de n’utiliser qu’une seule soupape d’admission pour assurer un apport en air suffisant permettant un balayage sous la forme d’une colonne d’air frais au centre du cylindre.This arrangement allows the intake valve to open towards the inside of the piston. In this way, it is possible to use only one intake valve to ensure a sufficient air supply allowing a sweep in the form of a column of fresh air in the center of the cylinder.

Cette disposition permet aussi de générer un front de balayage concentré avec un courant ayant différentes orientations. Il est par exemple possible de configurer la géométrie de la tête de piston et de la soupape d’admission pour engendrer un swirl.This arrangement also makes it possible to generate a concentrated scanning front with a current having different orientations. For example, it is possible to configure the geometry of the piston head and the intake valve to generate a swirl.

Selon un aspect de l’invention, le poussoir principal comprend une portion centrale solidaire à la soupape d’admission. De préférence, la portion centrale est montée mobile en rotation sur la bielle ou sur un élément de liaison à la bielle. En particulier, la portion centrale est agencée de manière à se déplacer conjointement avec la soupape par rapport à la bielle de sorte à ce que la soupape reste orientée selon la direction de déplacement.According to one aspect of the invention, the main tappet comprises a central portion integral with the intake valve. Preferably, the central portion is rotatably mounted on the connecting rod or on a connecting element to the connecting rod. In particular, the central portion is arranged to move together with the valve relative to the connecting rod so that the valve remains oriented in the direction of movement.

Selon un aspect de l’invention, l’au moins une portion mobile comprend un mécanisme de transmission de mouvement agencé pour transmettre un mouvement de translation du galet au support de sorte à ce qu’un déplacement du galet selon l’axe de déplacement engendre un mouvement de translation de même sens du support selon l’axe de déplacement. De préférence, le galet est monté mobile sur une partie du mécanisme de transmission de mouvement.According to one aspect of the invention, the at least one movable portion comprises a movement transmission mechanism arranged to transmit a translation movement of the roller to the support so that a movement of the roller along the axis of movement generates a translational movement in the same direction of the support along the axis of displacement. Preferably, the roller is movably mounted on a part of the movement transmission mechanism.

La présente invention concerne également un moteur deux temps comprenant un système de commande tel que décrit ci-avant.The present invention also relates to a two-stroke engine comprising a control system as described above.

Selon un aspect de l’invention, la bielle comprend une tête configurée pour coopérer avec le maneton, le maneton étant mobile en rotation autour de l’axe d’extension du maneton, la bielle comprenant deux parties disposées de part et d’autre de la came de levée.According to one aspect of the invention, the connecting rod comprises a head configured to cooperate with the crankpin, the crankpin being rotatable around the axis of extension of the crankpin, the connecting rod comprising two parts arranged on either side of the lifting cam.

Par disposées de part et d’autre de la came de levée, il est entendu disposées par rapport à l’axe d’extension du maneton. Ainsi, le moteur deux temps comprenant le système de commande est compact puisque la came de levée est intégrée dans la tête de bielle.By arranged on either side of the lifting cam, it is understood arranged in relation to the axis of extension of the crankpin. Thus, the two-stroke engine comprising the control system is compact since the lifting cam is integrated in the big end.

Selon un aspect de l’invention, les deux parties de la bielle sont disposées de part et d’autre du dispositif d’entrainement.According to one aspect of the invention, the two parts of the connecting rod are arranged on either side of the drive device.

Cette disposition participe également à la compacité du moteur deux temps équipé du système de commande.This arrangement also contributes to the compactness of the two-stroke engine equipped with the control system.

La présente invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un moteur deux temps comprenant un système de commande tel que décrit ci-avant comprenant les étapes suivantes:The present invention also relates to a method of operating a two-stroke engine comprising a control system as described above comprising the following steps:

- explosion d’un mélange de gaz compris dans une chambre principale du cylindre du moteur deux temps à un point mort haut à un angle de vilebrequin de 0°,- explosion of a gas mixture contained in a main chamber of the cylinder of the two-stroke engine at top dead center at a crankshaft angle of 0°,

- détente du mélange de gaz en combustion jusqu’à un point mort bas à un angle de vilebrequin de 170°,- expansion of the combustion gas mixture to bottom dead center at a crankshaft angle of 170°,

- échappement du mélange de gaz brulés à partir d’un angle de vilebrequin de 170°, l’échappement étant réalisé par une ouverture d’au moins une soupape d’échappement du moteur deux temps logée dans une culasse du moteur deux temps,- exhaust of the burnt gas mixture from a crankshaft angle of 170°, the exhaust being produced by opening at least one exhaust valve of the two-stroke engine housed in a cylinder head of the two-stroke engine,

- admission d’un mélange de gaz frais dans le cylindre par une ouverture d’admission de la soupape d’admission engendrée par le poussoir principal et le dispositif d’entrainement, l’ouverture d’admission se produisant après une ouverture d’échappement et une fermeture d’admission se produisant après une fermeture d’échappement,- admission of a mixture of fresh gases into the cylinder through an intake opening of the intake valve generated by the main tappet and the drive device, the intake opening occurring after an exhaust opening and an intake closure occurring after an exhaust closure,

- compression du mélange de gaz frais admis, le mélange de gaz frais étant issu d’une étape de pré-compression réalisée dans une chambre de pré-compression du cylindre configurée pour être alimentée par un canal d’arrivée du moteur deux temps, la chambre principale et la chambre de pré-compression étant séparées par le piston.- compression of the fresh gas mixture admitted, the fresh gas mixture coming from a pre-compression stage carried out in a pre-compression chamber of the cylinder configured to be supplied by an inlet channel of the two-stroke engine, the main chamber and the pre-compression chamber being separated by the piston.

La détente du mélange de gaz en combustion se produit sur toute la course de détente du piston c'est-à-dire du point mort haut jusque pratiquement au point mort bas, soit à 170°. Cette disposition maximise le rendement du moteur deux temps. Le rendement pourrait s’approcher de 0,5.The expansion of the combustion gas mixture occurs over the entire expansion stroke of the piston, that is to say from top dead center to practically bottom dead center, ie at 170°. This arrangement maximizes the efficiency of the two-stroke engine. The yield could approach 0.5.

Le taux de détente, c'est à dire la phase motrice sur le cycle complet du moteur deux temps est donc supérieure aux moteurs deux temps conventionnels dont le rendement est de 0,3 environ.The rate of expansion, ie the driving phase over the complete cycle of the two-stroke engine is therefore greater than conventional two-stroke engines whose efficiency is approximately 0.3.

L’étape de pré-compression permet la définition et le contrôle de la quantité de mélange de gaz frais. Selon un aspect de l’invention, le moteur deux temps comprend des clapets d’admission ménagés dans le canal d’arrivée.The pre-compression stage allows definition and control of the amount of fresh gas mixture. According to one aspect of the invention, the two-stroke engine comprises intake valves made in the inlet channel.

Les clapets d’admission sont configurés pour être ouverts lorsque la pression dans la chambre de pré-compression est inférieure à la pression dans le canal d’arrivée du côté opposé à celui de la chambre de pré-compression par rapport aux clapets d’admission.The intake valves are configured to open when the pressure in the pre-compression chamber is lower than the pressure in the inlet channel on the opposite side of the pre-compression chamber relative to the intake valves .

Selon un aspect de l’invention, ce différentiel de pression peut également être accru par l’adjonction d’un compresseur d’air.According to one aspect of the invention, this pressure differential can also be increased by adding an air compressor.

Ainsi, la chambre de pré-compression est alimentée en mélange d’air frais lorsque le piston monte dans le cylindre et lorsque la différence de pression le permet.Thus, the pre-compression chamber is supplied with a mixture of fresh air when the piston rises in the cylinder and when the pressure difference allows it.

Pendant la détente, les gaz frais admis sous le piston sont pré-comprimés car les clapets d’admissions sont fermés.During expansion, the fresh gases admitted under the piston are pre-compressed because the inlet valves are closed.

La soupape d’admission s’ouvre lorsque la remontée du piston commence vers 180°, c’est alors que le mélange de gaz frais pré-comprimé dans la chambre de pré-compression traverse le piston pour passer dans la chambre principale.The inlet valve opens when the rise of the piston begins around 180°, this is when the mixture of fresh gases pre-compressed in the pre-compression chamber crosses the piston to pass into the main chamber.

C’est à ce stade que s’opère le balayage des gaz brulés par les gaz frais, autrement dit que les gaz frais chassent les gaz brûlés du cylindre. Le cylindre se remplit progressivement en gaz frais jusqu’à la fermeture de la soupape d’admission sur le piston vers 270°.It is at this stage that the sweeping of the burnt gases by the fresh gases takes place, in other words that the fresh gases drive the burnt gases out of the cylinder. The cylinder gradually fills with fresh gas until the inlet valve closes on the piston at around 270°.

La soupape d’échappement se ferme pratiquement au même moment avec un peu d’avance sur celle à l’admission pour éviter que les gaz frais ne se retrouvent à l’échappement.The exhaust valve closes almost at the same time, a little ahead of the intake valve to prevent the fresh gases from ending up in the exhaust.

A partir de 270° le piston comprime les gaz admis jusqu’au point mort haut. C’est aussi durant cette phase que la chambre de pré-compression se remplit à nouveau en gaz frais. Et le cycle recommence.From 270° the piston compresses the admitted gases to top dead center. It is also during this phase that the pre-compression chamber fills again with fresh gas. And the cycle begins again.

Pendant cette dernière phase, la came de levée qui présente un profil de coopération qui coopère avec la surface d’actionnement du deuxième élément pour créer un mouvement conjugué entre le point de fermeture admission et le point mort haut pour que le système de commande retrouve sa position initiale sans faire varier les jeux de fonctionnement entre les pièces en contact alors que la soupape d’admission reste fermée. Cette disposition évite les chocs entre les pièces en contact qui sont sources de vibrations, de destructions et de bruits.During this last phase, the lifting cam, which has a cooperation profile which cooperates with the actuating surface of the second element to create a combined movement between the inlet closing point and the top dead center so that the control system regains its initial position without varying the operating clearances between the contacting parts while the intake valve remains closed. This arrangement avoids shocks between the parts in contact which are sources of vibrations, destruction and noise.

Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés.The various non-incompatible aspects defined above can be combined.

Brève description des figuresBrief description of figures

L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard des dessins annexés.The invention will be better understood with the aid of the detailed description which is given below with regard to the appended drawings.

est une vue schématique en coupe d’une partie de moteur deux temps. is a schematic sectional view of part of a two-stroke engine.

est un diagramme théorique d’ouverture et de fermeture de soupapes du moteur deux temps. is a theoretical valve opening and closing diagram of the two-stroke engine.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps comprenant un système de commande pour une soupape d’admission au point mort bas à un angle de vilebrequin de 180° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crank assembly including a control system for a bottom dead center intake valve at a crank angle of 180° of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 190° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a 190° crankshaft angle of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 200° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a crankshaft angle of 200° of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 240° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a crankshaft angle of 240° of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 260° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a 260° crankshaft angle of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 300° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a crankshaft angle of 300° of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail du moteur de l’embiellage deux temps à un angle de vilebrequin de 330° du cycle. is a sectional view of an engine detail from the two-stroke crankshaft to a crankshaft angle of 330° of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps au point mort haut à un angle de vilebrequin de 360° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at top dead center at a 360° crankshaft angle of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps à un angle de vilebrequin de 70° du cycle. is a sectional view of a detail of the two-stroke engine crankshaft at a 70° crankshaft angle of the cycle.

est une vue en coupe d’un détail de l’embiellage du moteur deux temps selon une variante de réalisation. is a sectional view of a detail of the crank assembly of the two-stroke engine according to a variant embodiment.

Description en référence aux figuresDescription with reference to figures

Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l’invention.In the detailed description which will follow of the figures defined above, the same elements or the elements performing identical functions may retain the same references so as to simplify the understanding of the invention.

Comme illustré à la figure 1, un moteur deux temps1 comprend un système de commande3 pour une soupape d’admission5 dudit moteur deux temps1. La soupape d’admission5 est ménagée dans un piston7 du moteur deux temps1.As shown in Figure 1, a two-stroke engine1 includes a control system3 for an intake valve5 of said two-stroke engine1. The intake valve5 is housed in a piston7 of the two-stroke engine1.

Comme illustré aux figures 3 à 11, le système de commande3 comprend un poussoir principal9 configuré pour déplacer la soupape d’admission5 par rapport au piston7 selon une loi de levée entre une position fermée et une position de levée maximale.As illustrated in Figures 3 to 11, the control system3 comprises a main pusher9 configured to move the intake valve5 relative to the piston7 according to a lift law between a closed position and a maximum lift position.

Dès l’ouverture de la soupape d’admission5, de l’air frais est admis dans un cylindre11 du moteur deux temps1, le poussoir principal9 étant configuré pour être mobile en translation selon un axe de déplacement13 de la soupape d’admission par rapport au piston7.As soon as the intake valve5 opens, fresh air is admitted into a cylinder11 of the two-stroke engine1, the main pushrod9 being configured to be movable in translation along an axis of displacement13 of the intake valve with respect to the plunger7.

Le système de commande3 comprend un dispositif d’entrainement15 configuré pour entrainer le poussoir principal9 selon l’axe de déplacement13 en fonction d’un angle de vilebrequin17 du moteur deux temps1.The control system3 comprises a drive device15 configured to drive the main pusher9 along the axis of displacement13 as a function of a crankshaft angle17 of the two-stroke engine1.

Le dispositif d’entrainement15 comprend un mécanisme intermédiaire d’actionnement19 et une came de levée21 présentant un profil de coopération23.The drive device15 comprises an intermediate actuation mechanism19 and a lifting cam21 having a cooperation profile23.

Le mécanisme intermédiaire d’actionnement19 comprend un premier élément25 agencé pour coopérer avec la came de levée21 et un deuxième élément27 mobile par rapport au premier élément25. La loi de levée est définie par le profil de coopération23 et par un déplacement relatif du premier élément25 par rapport au deuxième élément27.The intermediate actuation mechanism 19 comprises a first element 25 arranged to cooperate with the lifting cam 21 and a second element 27 movable with respect to the first element 25. The lifting law is defined by the cooperation profile23 and by a relative displacement of the first element25 with respect to the second element27.

Dans ce mécanisme intermédiaire d’actionnement19, le premier élément25 est logé dans le corps de l’embiellage. Ce premier élément25 suit le profil de coopération23 de la came de levée21 et il sert d’appui sur son autre extrémité au deuxième élément27 qui est quant à lui en pivot par rapport au corps de la bielle. Le mouvement de translation du premier élément25 induit par la came de levée21 se transmet donc au deuxième élément27. Le mouvement en translation du premier élément25 caractérise la position angulaire du deuxième élément27 par rapport au corps de bielle.In this intermediate actuation mechanism19, the first element25 is housed in the body of the linkage. This first element25 follows the cooperation profile23 of the lifting cam21 and it serves as a support on its other end for the second element27 which is pivoted relative to the body of the connecting rod. The translation movement of the first element25 induced by the lifting cam21 is therefore transmitted to the second element27. The translational movement of the first element25 characterizes the angular position of the second element27 with respect to the connecting rod body.

La loi de levée de la soupape d’admission5 est définie à la fois par le deuxième élément27 et par le profil de coopération23 de la came de levée21. Il y a une chaine de contacts entre le premier élément25, le deuxième élément27, le corps de bielle et la came de levée21. Ce sont les déplacements relatifs de ces composants et leurs profils respectifs qui définissent la loi de levée de la soupape d’admission5. Les déplacements respectifs de ces composants dépendent non seulement de la position angulaire de la bielle par rapport à l’axe de déplacement13 mais aussi de la position angulaire du vilebrequin31 (et donc de la came de levée21 qui est fixe au vilebrequin31).The intake valve lift law5 is defined both by the second element27 and by the cooperation profile23 of the lift cam21. There is a chain of contacts between the first element25, the second element27, the connecting rod body and the lifting cam21. It is the relative displacements of these components and their respective profiles that define the lift law of the intake valve5. The respective displacements of these components depend not only on the angular position of the connecting rod with respect to the axis of displacement13 but also on the angular position of the crankshaft31 (and therefore of the lifting cam21 which is fixed to the crankshaft31).

Le moteur deux temps1 est décrit comme comprenant un cylindre11, un piston7 et une bielle29 correspondante. Cependant, le système de commande3 est également applicable à un moteur deux temps1 comprenant plusieurs cylindres11, à chaque cylindre11 correspondant un système de commande3.The two-stroke engine1 is described as comprising a cylinder11, a piston7 and a corresponding connecting rod29. However, the control system 3 is also applicable to a two-stroke engine 1 comprising several cylinders 11, each cylinder 11 corresponding to a control system 3 .

La came de levée21 est configurée pour être fixée sur un vilebrequin31 du moteur deux temps1 de sorte à être fixe par rapport à un axe d’extension33 d’un maneton35 du vilebrequin31.The lifting cam21 is configured to be fixed on a crankshaft31 of the two-stroke engine1 so as to be fixed with respect to an extension axis33 of a crankpin35 of the crankshaft31.

Le profil de coopération23 présente un contour évoluant entre un point haut37 et un point bas39 par rapport à l’axe d’extension33 du maneton35.The cooperation profile23 presents a contour evolving between a high point37 and a low point39 with respect to the axis of extension33 of the crank pin35.

Le premier élément25 et le deuxième élément27 sont agencés pour coopérer, le deuxième élément27 présentant une surface d’actionnement41 configurée pour coopérer avec un galet43 du poussoir principal9.The first element25 and the second element27 are arranged to cooperate, the second element27 having an actuation surface41 configured to cooperate with a roller43 of the main pusher9.

En d’autres termes, le profil de coopération23 est défini pour agir sur le premier élément25 en fonction de l’angle de vilebrequin31 (dans un cycle complet de 360°): il est responsable de la position axiale du premier élément25 par rapport au corps de la bielle29.In other words, the cooperation profile23 is defined to act on the first element25 according to the crankshaft angle31 (in a complete cycle of 360°): it is responsible for the axial position of the first element25 with respect to the body connecting rod29.

Le profil de coopération23 est responsable de la fermeture de la soupape d’admission5. C’est la forme du deuxième élément27 exerçant une sollicitation normale à sa surface sur le galet43 en fonction du déplacement angulaire du corps de la bielle29 qui est responsable de l’ouverture de la soupape d’admission5. Ainsi, la position axiale du premier élément25 par rapport au corps de la bielle29, qui maintient le deuxième élément27 en appui, est directement reliée à la loi de levée de la soupape d’admission5.The cooperation profile23 is responsible for closing the intake valve5. It is the shape of the second element27 exerting a stress normal to its surface on the roller43 according to the angular displacement of the body of the connecting rod29 which is responsible for the opening of the intake valve5. Thus, the axial position of the first element25 with respect to the body of the connecting rod29, which keeps the second element27 in contact, is directly linked to the lift law of the intake valve5.

Le mécanisme intermédiaire d’actionnement19 comprend un troisième élément45 configuré pour être fixé sur la bielle29 du moteur deux temps1. Le premier élément25 comprend un poussoir intermédiaire47 monté mobile en translation sur le troisième élément45 et le deuxième élément27 comprend un balancier49 monté mobile en rotation sur un pivot50 du troisième élément45. La surface d’actionnement41 est ménagée sur le balancier49.The intermediate actuation mechanism19 comprises a third element45 configured to be fixed on the connecting rod29 of the two-stroke engine1. The first element25 comprises an intermediate pusher47 mounted to move in translation on the third element45 and the second element27 comprises a rocker arm49 mounted to move in rotation on a pivot50 of the third element45. The actuation surface41 is provided on the balance wheel49.

Le système de commande3 comprend un ressort de rappel agencé pour exercer une force selon une direction de fermeture51 de la soupape d’admission5. Le profil de coopération23 présente une pente descendante53 orientée vers l’axe d’extension33 du maneton35, le poussoir intermédiaire47 étant configuré pour coopérer avec la pente descendante53 de sorte à provoquer la rotation du balancier49 dans le sens de la direction de fermeture51.The control system3 comprises a return spring arranged to exert a force in a closing direction51 of the intake valve5. The cooperation profile23 has a downward slope53 oriented towards the axis of extension33 of the crankpin35, the intermediate pusher47 being configured to cooperate with the downward slope53 so as to cause the rotation of the balance wheel49 in the direction of the closing direction51.

La surface d’actionnement41 présente une pente de déviation55 configurée pour coopérer avec le galet43 de sorte à déplacer la soupape d’admission5 de la position fermée vers la position de levée maximale.The actuation surface41 has a deflection slope55 configured to cooperate with the roller43 so as to move the intake valve5 from the closed position to the maximum lift position.

Ce déplacement du galet43 est rendu possible car le deuxième élément27 est maintenu angulairement par rapport à la bielle29 autour du pivot50, c’est à dire grâce au poussoir intermédiaire47 et au profil de coopération23 présentant une pente montante57 s’éloignant l’axe d’extension33 du maneton35.This movement of the roller43 is made possible because the second element27 is held angularly relative to the connecting rod29 around the pivot50, i.e. thanks to the intermediate pusher47 and the cooperation profile23 presenting a rising slope57 moving away from the axis of extension33 crankpin35.

Le déplacement de la soupape d’admission5 de la position fermée vers la position de levée maximale est défini sur une portion angulaire d’ouverture du vilebrequin31.The displacement of the intake valve5 from the closed position to the maximum lift position is defined on an angular portion of the crankshaft opening31.

La portion angulaire d’ouverture est comprise entre 180° et 270° comme illustré aux figures 4 à 6 et au diagramme de la figure 2, un point mort haut étant défini en tant qu’origine angulaire comme représenté à la figure 10.The angular opening portion is between 180° and 270° as shown in Figures 4 to 6 and in the diagram of Figure 2, a top dead center being defined as the angular origin as shown in Figure 10.

La surface d’actionnement41 présente une pente de maintien59 attenante à la pente de déviation55, la pente de maintien59 étant agencée pour coopérer avec le galet43 de sorte à maintenir la soupape d’admission5 en position de levée maximale.The actuation surface 41 has a holding slope 59 adjacent to the deflection slope 55, the holding slope 59 being arranged to cooperate with the roller 43 so as to maintain the intake valve 5 in the maximum lift position.

Le maintien de la soupape d’admission5 en position de levée maximale est défini sur une portion angulaire de maintien du vilebrequin. La portion angulaire de maintien est comprise entre 240° et 270° comme illustré aux figures 6 et 7.Maintaining the inlet valve5 in the maximum lift position is defined on an angular holding portion of the crankshaft. The angular holding portion is between 240° and 270° as shown in Figures 6 and 7.

La bielle29 comprend une tête61 configurée pour coopérer avec le maneton35, le maneton35 étant mobile en rotation par rapport à la tête de bielle autour de l’axe d’extension33 du maneton35, la bielle29 comprenant deux parties disposées de part et d’autre de la came de levée21.The connecting rod 29 comprises a head 61 configured to cooperate with the crank pin 35, the crank pin 35 being rotatable relative to the connecting rod head around the axis of extension 33 of the crank pin 35, the connecting rod 29 comprising two parts arranged on either side of the lifting cam21.

Par «disposées de part et d’autre de la came de levée21», il est entendu disposées par rapport à l’axe d’extension33 du maneton35. Les deux parties de la bielle29 sont disposées de part et d’autre du dispositif d’entrainement15.“Arranged on either side of the lifting cam21” means arranged in relation to the axis of extension33 of the crankpin35. The two parts of the connecting rod29 are arranged on either side of the drive device15.

Comme également illustré à la figure 2, un procédé de fonctionnement du moteur deux temps1 comprend une étape d’explosionE1 d’un mélange de gaz compris dans une chambre principale63 du cylindre du moteur deux temps1 à un point mort haut à un angle de vilebrequin de 0°.As also illustrated in Figure 2, a method of operating the two-stroke engine1 comprises a step of explosionE1 of a mixture of gases included in a main chamber63 of the cylinder of the two-stroke engine1 at top dead center at a crankshaft angle of 0°.

Ensuite, le procédé de fonctionnement comprend une étape de détenteE2 du mélange de gaz en combustion jusqu’à un point mort bas à un angle de vilebrequin de 180° comme illustré à la figure 3.Then, the operating method includes a step of expansionE2 of the combustion gas mixture to a bottom dead center at a crankshaft angle of 180° as shown in Figure 3.

Cette phase motrice de l’étape de détenteE2 est maximisée par rapport aux moteurs deux temps conventionnels grâce à l’absence de lumières d’admissions et d’échappements. En outre, la levée de la soupape d’admission5 qui est non symétrique entre les parcours point mort haut vers point mort bas (détente) et point mort bas vers point mort haut (admission-compression) autorise l’application du cycle de Miller.This motor phase of the E2 expansion stage is maximized compared to conventional two-stroke engines thanks to the absence of intake and exhaust ports. In addition, the lift of the intake valve5 which is asymmetrical between the top dead center to bottom dead center (rebound) and bottom dead center to top dead center (intake-compression) paths allows the application of the Miller cycle.

Le procédé de fonctionnement comprend une étape d’échappementE3 du mélange de gaz brulés à partir d’un angle de vilebrequin de 170° environ. L’échappement(OE) est réalisé par une ouverture d’échappementOE d’au moins une soupape d’échappement65 logée dans une culasse du moteur deux temps1.The operating method includes an exhaust stage E3 of the burnt gas mixture from a crankshaft angle of approximately 170°. The exhaust (OE) is produced by an exhaust openingOE of at least one exhaust valve65 housed in a cylinder head of the two-stroke engine1.

Le procédé de fonctionnement comprend une étape d’admissionE4 d’un mélange de gaz frais dans le cylindre11 par une ouverture d’admissionOA de la soupape d’admission5 engendrée par le poussoir principal9 et le dispositif d’entrainement15.The method of operation includes a step of admissionE4 of a mixture of fresh gases into the cylinder11 through an admission openingOA of the intake valve5 generated by the main pusher9 and the drive device15.

L’ouverture d’admissionOA se produit après l’ouverture d’échappementOE et une fermeture d’admissionFA se produit après une fermeture d’échappementFE.Intake opening OA occurs after exhaust opening OE and intake closing FA occurs after exhaust closing FE.

C’est à ce stade que s’opère le balayage des gaz brulés par les gaz frais, autrement dit que les gaz frais chassent les gaz brûlés du cylindre11. Le cylindre11 se remplit progressivement en gaz frais jusqu’à fermeture de la soupape d’admission sur le piston7 vers 270°.It is at this stage that the sweeping of the burnt gases by the fresh gases takes place, in other words that the fresh gases drive the burnt gases out of the cylinder11. Cylinder11 gradually fills with fresh gas until the inlet valve closes on piston7 at around 270°.

La soupape d’échappement65 se ferme pratiquement au même moment mais avec un peu d’avance sur la soupape d’admission5 pour éviter que les gaz frais ne se retrouvent à l’échappement.The exhaust valve65 closes almost at the same time but a little ahead of the intake valve5 to prevent fresh gases from ending up in the exhaust.

Le procédé de fonctionnement comprend enfin une étape de compressionE5 du mélange de gaz frais admis.The method of operation finally comprises a step of compressionE5 of the mixture of fresh gases admitted.

Le mélange de gaz frais est issu d’une étape de pré-compressionE0 réalisée dans une chambre de pré-compression67 du cylindre11 configurée pour être alimentée par un canal d’arrivée69 du moteur deux temps1, la chambre principale63 et la chambre de pré-compression69 étant séparées par le piston7.The fresh gas mixture comes from a pre-compression stageE0 carried out in a pre-compression chamber67 of the cylinder11 configured to be supplied by an inlet channel69 of the two-stroke engine1, the main chamber63 and the pre-compression chamber69 being separated by the piston7.

La dépression naturelle créée à partir de la fermeture de la soupape d’admission5 aspire les gaz dans cette chambre: les gaz entrent dans la chambre de pré-compression67 à partir du canal d’arrivée69. L’adjonction d’un compresseur est possible pour accroître le remplissage en gaz frais de cette chambre de pré-compression67.The natural depression created when the inlet valve closes5 draws the gases into this chamber: the gases enter the pre-compression chamber67 from the inlet channel69. It is possible to add a compressor to increase the fresh gas filling of this pre-compression chamber67.

Pour éviter le refoulement des gaz frais, le moteur deux temps1 comprend des clapets d’admission71 ménagés dans le canal d’arrivée69. Les clapets d’admission71 sont configurés pour être ouverts lorsque la pression dans la chambre de pré-compression67 est inférieure à la pression dans le canal d’arrivée69, et ceci, du côté opposé à celui de la chambre de pré-compression67 par rapport aux clapets d’admission71.To prevent the backflow of fresh gases, the two-stroke engine1 includes inlet valves71 arranged in the inlet channel69. The intake valves71 are configured to be open when the pressure in the pre-compression chamber67 is lower than the pressure in the inlet channel69, and this, on the opposite side to that of the pre-compression chamber67 with respect to the intake valves71.

Ainsi, la chambre de pré-compression67 est alimentée en mélange d’air frais lorsque le piston monte dans le cylindre11 et lorsque la différence de pression le permet.Thus, the pre-compression chamber67 is supplied with a mixture of fresh air when the piston rises in the cylinder11 and when the pressure difference allows it.

Pendant la détente, les gaz frais admis sous le piston7 sont pré-comprimés car les clapets d’admissions sont fermés. Ainsi, l’étape de pré-compressionE0 a lieu pendant l’étape de détenteE2.During expansion, the fresh gases admitted under the piston7 are pre-compressed because the admission valves are closed. Thus, the pre-compression stage E0 takes place during the relaxation stage E2.

La soupape d’admission5 s’ouvre lorsque la remontée du piston7 commence vers 180°, c’est alors que le mélange de gaz frais pré-comprimé dans la chambre de pré-compression67 traverse le piston pour passer dans la chambre principale.The inlet valve5 opens when the rise of the piston7 begins towards 180°, it is then that the mixture of fresh gases pre-compressed in the pre-compression chamber67 crosses the piston to pass into the main chamber.

Le procédé de fonctionnement peut aussi être réalisé avec un système de commande3 réalisé selon la variante de réalisation de la figure 12.The method of operation can also be carried out with a control system3 produced according to the embodiment variant of FIG. 12.

La loi de levée est définie par le profil de coopération23 et par la coopération entre le premier élément25 et le deuxième élément27. Le premier élément25 est fixe par rapport au deuxième élément27.The lifting law is defined by the cooperation profile23 and by the cooperation between the first element25 and the second element27. The first element25 is fixed relative to the second element27.

Notamment, le premier élément25 est rapporté sur le deuxième élément27 de sorte à ce que le premier élément25 et le deuxième élément27 soient compris dans une même pièce.In particular, the first element25 is attached to the second element27 so that the first element25 and the second element27 are included in the same part.

Le poussoir principal9 comprend au moins une portion mobile pourvue d’un support73 configuré pour coopérer avec un siège de soupape75 solidaire en déplacement du piston7 de sorte à déplacer le siège de soupape75 selon l’axe de déplacement13 par rapport à la soupape d’amission5.The main pusher9 comprises at least one movable portion provided with a support73 configured to cooperate with a valve seat75 integral in movement with the piston7 so as to move the valve seat75 along the axis of movement13 with respect to the inlet valve5.

Le poussoir principal9 comprend une portion centrale77 solidaire à la soupape d’admission5. La portion centrale77 est montée mobile en rotation sur la bielle29 ou sur un élément de liaison à la bielle29.The main tappet9 includes a central portion77 integral with the inlet valve5. The central portion77 is rotatably mounted on the connecting rod29 or on a connecting element to the connecting rod29.

La portion centrale77 est agencée de manière à se déplacer conjointement avec la soupape d’admission5 par rapport à la bielle29 de sorte à ce que la soupape d’admission5 reste orientée selon la direction de déplacement13.The central portion77 is arranged to move together with the inlet valve5 relative to the connecting rod29 so that the inlet valve5 remains oriented in the direction of movement13.

L’au moins une portion mobile du poussoir principal9 comprend un mécanisme de transmission de mouvement79 agencé pour transmettre un mouvement de translation du galet43 au support73 de sorte à ce qu’un déplacement du galet43 selon l’axe de déplacement13 engendre un mouvement de translation de même sens du support73 selon l’axe de déplacement13. Le galet43 est monté mobile sur une partie du mécanisme de transmission de mouvement79.The at least one movable portion of the main pusher9 comprises a movement transmission mechanism79 arranged to transmit a translational movement of the roller43 to the support73 so that a movement of the roller43 along the axis of movement13 generates a translational movement of same direction of the support73 along the axis of displacement13. The roller43 is movably mounted on a part of the motion transmission mechanism79.

La variante de la figure 12 a ainsi pour conséquence d’inverser le mouvement de la soupape d’admission5 qui s’ouvre en rentrant à l’intérieur du piston7. Le bénéfice de ce système est d’avoir une colonne de gaz frais balayant le cylindre suivant son axe et par son centre, à la manière d’un moteur à deux temps doté de transferts.The variant in figure 12 thus has the effect of reversing the movement of the inlet valve5 which opens on entering the interior of the piston7. The benefit of this system is to have a column of fresh gas sweeping the cylinder along its axis and through its center, like a two-stroke engine fitted with transfers.

Il apparait donc que, grâce au procédé de fonctionnement, la détente du mélange de gaz en combustion se produit sur toute la course de détente du piston7 c'est-à-dire du point mort haut au point mort bas. Cette disposition maximise le rendement du moteur deux temps1. Le rendement pourrait s’approcher de 0,5.It therefore appears that, thanks to the method of operation, the expansion of the combustion gas mixture occurs over the entire expansion stroke of the piston7, that is to say from top dead center to bottom dead center. This arrangement maximizes the efficiency of the two-stroke engine1. The yield could approach 0.5.

Le rendement serait de ce fait supérieur à celui des moteurs deux temps conventionnels. En effet, le taux de détente, c'est à dire la phase motrice par rapport au cycle complet du moteur deux temps1 est supérieure au moteur à deux temps conventionnels (avec lumières) pour lequel le rendement est de 0,3 environ, et supérieur au taux de détente des moteurs à quatre temps.The efficiency would therefore be higher than that of conventional two-stroke engines. Indeed, the rate of expansion, that is to say the driving phase with respect to the complete cycle of the two-stroke engine1 is higher than the conventional two-stroke engine (with lights) for which the efficiency is approximately 0.3, and higher to the expansion rate of four-stroke engines.

Le taux de détente, c'est à dire la phase motrice sur le cycle complet du moteur deux temps1 est donc supérieure aux moteurs deux temps conventionnels dont le rendement est de 0,3 environ.The rate of expansion, ie the driving phase over the complete cycle of the two-stroke engine1 is therefore greater than conventional two-stroke engines whose efficiency is approximately 0.3.

Le rendement de ce moteur deux temps étant le meilleur à vitesse et à charge constante, cette technologie pourrait être utilisée dans un groupe électrogène embarqué ou comme générateur de courant pour recharger une batterie de véhicule hybride.The efficiency of this two-stroke engine being the best at constant speed and load, this technology could be used in an on-board generator or as a current generator to recharge a hybrid vehicle battery.

D’un point de vue mécanique, la loi de levée peut être contrôlée de manière plus souple que si seule était utilisée la came de levée et une pièce intermédiaire ne comprenant pas deux éléments mobiles l’un par rapport à l’autre.From a mechanical point of view, the lift law can be controlled more flexibly than if only the lift cam and an intermediate part were used that did not include two elements that move relative to each other.

Cette disposition permet donc une commande précise de la levée de la soupape d’admission en utilisant un système mécanique fiable (car moins de chocs et grâce à la constance de la levée de soupape quel que soit le régime moteur) et comprenant un nombre réduit de pièces.This arrangement therefore allows precise control of the lift of the intake valve using a reliable mechanical system (because less shocks and thanks to the constancy of the valve lift whatever the engine speed) and comprising a reduced number of pieces.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.It goes without saying that the invention is not limited to the single embodiment described above by way of example, on the contrary it embraces all variant embodiments.

Claims (10)

Système de commande(3) pour une soupape d’admission(5) d’un moteur deux temps(1), ladite soupape d’admission(5) étant ménagée dans un piston(7) du moteur deux temps(1), le moteur deux temps(1) comprenant en outre une bielle(29) configurée pour entrainer le piston(7), le système de commande(3) comprenant:
  • un poussoir principal(9) configuré pour déplacer la soupape d’admission(5) par rapport au piston(7) selon une loi de levée entre une position fermée et une position de levée maximale, le poussoir principal(9) étant configuré pour être mobile ou comprendre au moins une portion mobile selon un axe de déplacement(13) de la soupape d’admission(5) par rapport au piston(7),
  • un dispositif d’entrainement(15) configuré pour entrainer le poussoir principal(9) selon l’axe de déplacement(13) en fonction d’un angle de vilebrequin(17) du moteur deux temps(1), le dispositif d’entrainement(15) comprenant un mécanisme intermédiaire d’actionnement(19) et une came de levée(21) présentant un profil de coopération(23), le mécanisme intermédiaire d’actionnement(19) comprenant un premier élément(25) agencé pour coopérer avec la came de levée(21) et un deuxième élément(27) agencé pour coopérer avec le premier élément(25), la loi de levée étant définie par le profil de coopération(23) et par la coopération entre le premier élément(25) et le deuxième élément(27).
Control system (3) for an intake valve (5) of a two-stroke engine (1), said intake valve (5) being arranged in a piston (7) of the two-stroke engine (1), the two-stroke engine (1) further comprising a connecting rod (29) configured to drive the piston (7), the control system (3) comprising:
  • a main tappet (9) configured to move the intake valve (5) relative to the piston (7) according to a lift law between a closed position and a maximum lift position, the main tappet (9) being configured to be movable or include at least one movable portion along an axis of movement (13) of the intake valve (5) relative to the piston (7),
  • a drive device (15) configured to drive the main tappet (9) along the displacement axis (13) as a function of a crankshaft angle (17) of the two-stroke engine (1), the drive device (15) comprising an intermediate actuation mechanism (19) and a lifting cam (21) having a cooperation profile (23), the intermediate actuation mechanism (19) comprising a first element (25) arranged to cooperate with the lifting cam (21) and a second element (27) arranged to cooperate with the first element (25), the lifting law being defined by the cooperation profile (23) and by the cooperation between the first element (25) and the second element (27).
Système de commande(3) selon la revendication 1, dans lequel:
  • la came de levée(21) est configurée pour être fixée sur le vilebrequin(31) de sorte à être fixe par rapport à un axe d’extension(33) d’un maneton(35) du vilebrequin(31), le profil de coopération(23) présentant un contour évoluant entre un point haut(37) et un point bas(39) par rapport à l’axe d’extension(33) du maneton(35),
  • le deuxième élément(27) présente une surface d’actionnement(41) configurée pour coopérer avec un galet(43) du poussoir principal(9).
A control system (3) according to claim 1, wherein:
  • the lifting cam (21) is configured to be fixed on the crankshaft (31) so as to be fixed with respect to an extension axis (33) of a pin (35) of the crankshaft (31), the profile of cooperation (23) having a contour evolving between a high point (37) and a low point (39) with respect to the axis of extension (33) of the crank pin (35),
  • the second element (27) has an actuation surface (41) configured to cooperate with a roller (43) of the main pusher (9).
Système de commande(3) selon la revendication 2, dans lequel le mécanisme intermédiaire d’actionnement(19) comprend un troisième élément(45) configuré pour être fixé sur la bielle(29) du moteur deux temps(1), le deuxième élément(27) comprenant un balancier(49) monté mobile en rotation autour d’un pivot(50) du troisième élément(45), la surface d’actionnement(41) étant ménagée sur le balancier(49).Control system (3) according to Claim 2, in which the intermediate actuating mechanism (19) comprises a third element (45) configured to be fixed to the connecting rod (29) of the two-stroke engine (1), the second element (27) comprising a rocker (49) rotatably mounted around a pivot (50) of the third element (45), the actuating surface (41) being formed on the rocker (49). Système de commande(3) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième élément (27) est mobile par rapport au premier élément (25), la loi de levée étant définie par le profil de coopération(23) et par un déplacement relatif du premier élément (25) par rapport au deuxième élément (27).Control system (3) according to one of Claims 1 to 3, in which the second element (27) is movable relative to the first element (25), the lift law being defined by the cooperation profile (23) and by a relative displacement of the first element (25) with respect to the second element (27). Système de commande(3) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier élément (25) est fixe par rapport au deuxième élément (27).Control system (3) according to one of Claims 1 to 3, in which the first element (25) is fixed relative to the second element (27). Système de commande(3) selon la revendication 3, comprenant un ressort de rappel agencé pour exercer une force selon une direction de fermeture(51) de la soupape d’admission(5), le profil de coopération(23) présentant une pente descendante(53) orientée vers l’axe d’extension(33) du maneton(35), un poussoir intermédiaire(47) du premier élément(25) étant configuré pour coopérer avec la pente descendante(53) de sorte à provoquer une rotation du balancier(49) autour du pivot(50) dans le sens de la direction de fermeture(51).Control system (3) according to claim 3, comprising a return spring arranged to exert a force in a closing direction (51) of the intake valve (5), the cooperation profile (23) having a downward slope (53) oriented towards the extension axis (33) of the crankpin (35), an intermediate pusher (47) of the first element (25) being configured to cooperate with the downward slope (53) so as to cause rotation of the pendulum (49) around the pivot (50) in the direction of the closing direction (51). Système de commande(3) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel la surface d’actionnement(41) présente une pente de déviation(55) configurée pour coopérer avec le galet(43) de sorte à déplacer la soupape d’admission(5) de la position fermée vers la position de levée maximale lorsque le profil de coopération(23) présente une pente montante(57) s’éloignant de l’axe d’extension(33) du maneton(35).Control system (3) according to one of Claims 2 or 3, in which the actuating surface (41) has a deflection slope (55) configured to cooperate with the roller (43) so as to move the valve admission (5) from the closed position to the maximum lift position when the cooperation profile (23) has a rising slope (57) moving away from the axis of extension (33) of the crank pin (35). Système de commande(3) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le poussoir principal(9) est configuré pour être mobile selon l’axe de déplacement(13) de sorte à déplacer la soupape d’admission(5) par rapport à la bielle(29).Control system (3) according to one of Claims 1 to 7, in which the main tappet (9) is configured to be movable along the displacement axis (13) so as to move the intake valve (5) relative to the connecting rod (29). Système de commande(3) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’au moins une portion mobile du poussoir principal(9) comprend un support(73) configuré pour coopérer avec un siège de soupape(75) solidaire en déplacement du piston(7) de sorte à déplacer le siège de soupape(75) selon l’axe de déplacement(13) par rapport à la soupape d’amission(5).Control system (3) according to one of Claims 1 to 7, in which the at least one movable portion of the main tappet (9) comprises a support (73) configured to cooperate with a valve seat (75) integral in movement of the piston (7) so as to move the valve seat (75) along the axis of movement (13) relative to the inlet valve (5). Procédé de fonctionnement d’un moteur deux temps(1) comprenant un système de commande(3) selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes:
  • explosion(E1) d’un mélange de gaz compris dans une chambre principale(63) du cylindre(11) du moteur deux temps(1) à un point mort haut à un angle de vilebrequin(17) de 0°,
  • détente(E2) du mélange de gaz en combustion jusqu’à un point mort bas à un angle de vilebrequin(17) de 170°,
  • échappement(E3) du mélange de gaz brulés à partir d’un angle de vilebrequin(17) de 170°, l’échappement étant réalisé par une ouverture d’au moins une soupape d’échappement(65) du moteur deux temps(1) logée dans une culasse du moteur deux temps(1),
  • admission(E4) d’un mélange de gaz frais dans le cylindre(11) par une ouverture d’admission(OA) de la soupape d’admission(5) engendrée par le poussoir principal(9) et le dispositif d’entrainement(15), l’ouverture d’admission(OA) se produisant après une ouverture d’échappement(OE) et une fermeture d’admission(FA) se produisant après une fermeture d’échappement(FE),
  • compression(E5) du mélange de gaz frais admis, le mélange de gaz frais étant issu d’une étape de pré-compression(E0) réalisée dans une chambre de pré-compression(67) du cylindre(11) configurée pour être alimentée par un canal d’arrivée(69) du moteur deux temps(1), la chambre principale(63) et la chambre de pré-compression(67) étant séparées par le piston(7).
Method of operating a two-stroke engine (1) comprising a control system (3) according to one of Claims 1 to 9, comprising the following steps:
  • explosion (E1) of a gas mixture contained in a main chamber (63) of the cylinder (11) of the two-stroke engine (1) at top dead center at a crankshaft angle (17) of 0°,
  • expansion (E2) of the combustion gas mixture to bottom dead center at a crankshaft angle (17) of 170°,
  • exhaust (E3) of the burnt gas mixture from a crankshaft angle (17) of 170°, the exhaust being produced by opening at least one exhaust valve (65) of the two-stroke engine (1 ) housed in a cylinder head of the two-stroke engine(1),
  • inlet (E4) of a mixture of fresh gases into the cylinder (11) through an inlet opening (OA) of the inlet valve (5) generated by the main pusher (9) and the drive device ( 15), the intake opening (OA) occurring after an exhaust opening (OE) and an intake closing (FA) occurring after an exhaust closing (FE),
  • compression (E5) of the fresh gas mixture admitted, the fresh gas mixture coming from a pre-compression stage (E0) carried out in a pre-compression chamber (67) of the cylinder (11) configured to be supplied by an inlet channel (69) of the two-stroke engine (1), the main chamber (63) and the pre-compression chamber (67) being separated by the piston (7).
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