WO2015011390A1 - Procédé de pilotage d'un moteur deux-temps a combustion interne - Google Patents

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pressure
engine
intake air
piston
cylinder
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PCT/FR2014/051877
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Guillaume LABEDAN
Hugues Denis JOUBERT
Norbert Lartigue
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Societe De Motorisations Aeronautiques
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    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the present invention relates to a control method of a two-stroke internal combustion engine and a two-stroke internal combustion engine to be controlled according to the control method according to the invention.
  • a control method of a two-stroke internal combustion engine and a two-stroke internal combustion engine to be controlled according to the control method according to the invention.
  • Such a motor and such a control method can be advantageously implemented in the aeronautical field.
  • An exhaust port located at one end of the engine cylinder for exhausting the flue gases
  • Such an internal combustion two-stroke engine is characterized by a driving time for each crankshaft revolution.
  • the piston contained in the engine only contributes to the compression and expansion of the gases contained in the engine cylinder, the evacuation of the burnt gases and the filling of the engine cylinder in air being achieved by other mechanisms. More particularly, a source of compressed air at the bottom dead center of the engine ensures the air filling of the engine cylinder by simultaneously pushing the flue gases towards the exhaust port. The opening of the exhaust port allows the evacuation of burnt gases.
  • the invention therefore aims to overcome the disadvantages of the state of the art.
  • the present invention aims to provide a method for controlling an internal combustion two-stroke engine having an optimized combustion efficiency.
  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion two-stroke engine, said engine comprising:
  • said driving method comprising the following steps:
  • a stratification layer is understood to mean a layer of air admitted into the cylinder that is not mixed with the flue gases.
  • This layer of air (also called layer of air stratification) comprises only introduced air unmixed with burnt gases contained in the engine cylinder.
  • the intake air is introduced before the opening of the exhaust port, the pressure of the intake air being greater than the pressure of the flue gases, which allows to stratify the air admitted inside the cylinder.
  • the action of the intake air slightly overpressure compared to the flue gas combined with the rise of the piston after the bottom dead point, flushes the flue gases while avoiding a mixture of air admitted with the flue gases.
  • the intake air is not ejected outside the engine cylinder.
  • control method of a two-stroke internal combustion engine according to the invention may also have one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically feasible combination.
  • the adjustment of the flue gas pressure to a value lower than said intake air pressure is achieved via the opening of a restricted flow relief valve.
  • the method according to the invention comprises a step of closing the discharge valve as soon as the flue gases have a pressure lower than the intake air pressure.
  • the method comprises a step of opening the exhaust port, the introduction of pressurized intake air into the engine cylinder continuing.
  • the adjustment of the pressure of the flue gases to a value lower than the intake air pressure is achieved by opening the exhaust port and creating a back pressure at the beginning. said opening of the exhaust port to limit the exhaust flow of the burnt gases.
  • This back pressure can be generated by reflection of acoustic waves in the exhaust pipes (not shown).
  • the exhaust sees flushes of gas that creates Acoustic waves of pressure and vacuum in the exhaust pipes.
  • the lengths of the pipes and positions of the junctions between the exhausts of each cylinder are defined so as to reflect an overpressure at the exhaust port to limit the rate of gas discharge at the beginning of its opening.
  • the method according to the invention comprises a step of closing the exhaust port when all the burnt gases are evacuated.
  • the adjusted flue gas pressure is at least 150 mbar lower than the intake air pressure, or for example of the order of 150 mbar.
  • the invention also relates to an internal combustion two-stroke engine comprising:
  • At least one intake port of pressurized air into said engine cylinder At least one intake port of pressurized air into said engine cylinder.
  • the engine further comprises a pressure regulator adapted to adjust the pressure of the burnt gases contained in said engine cylinder to a value lower than said intake air pressure.
  • the pressure regulator is formed by a restricted flow relief valve, the opening of which enables the pressure of the flue gases contained in said engine cylinder to be adjusted to a value lower than the air pressure. 'admission.
  • FIG. 1 illustrates a nonlimiting example embodiment of a two-stroke internal combustion engine according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a block diagram of the steps of a possible implementation of a control method of a two-stroke internal combustion engine according to the invention
  • FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D schematically illustrate various steps of the method for controlling an internal combustion two-stroke engine according to the invention detailed in support of FIG. 2.
  • FIG. 1 illustrates a nonlimiting example embodiment of a two-stroke internal combustion engine 1 according to the invention.
  • the two-stroke internal combustion engine 1 illustrated in FIG. 1 comprises:
  • a driving cylinder 2 having a longitudinal axis X
  • a pressure regulator 7 (formed by a restricted flow relief valve) adapted to adjust the pressure of the burnt gases 8 contained in the engine cylinder 2 to a value less than the intake air pressure.
  • This relief valve 7 is also located at the top dead center of the engine 1.
  • the restricted flow relief valve 7 is opened before the opening of the exhaust valve 4 in order to reduce the difference between the intake pressure and the pressure of the burnt gases of the engine cylinder 2. This decrease in pressure difference makes it possible to control the inlet air speed of the inlet air in the engine cylinder 2.
  • the two-stroke internal combustion engine 1 illustrated in FIG. 1 comprises a single exhaust valve 4 and a single discharge valve 7, but it is understood that the engine 1 according to the invention is not limited to such an embodiment. and it may comprise a plurality of discharge valves 7 and / or a plurality of exhaust valves 4.
  • the exhaust port is located near the bottom dead center of the engine and the intake port, for example controlled by a valve, is located near from the top dead center of the engine.
  • FIG. 2 illustrates a block diagram of the steps of a possible implementation of a control method 100 of a two-stroke internal combustion engine 1 according to the invention
  • FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D illustrate schematically certain steps of the control method 100 according to the invention detailed in support of Figure 2.
  • control method 100 of a two-stroke internal combustion engine 1 comprises the following steps.
  • the control method 100 comprises a longitudinal displacement step 101 of the piston 3 in a direction X-opposite to the exhaust port 4 (FIG. 3A), the displacement being generated by the expansion of burned gases in the engine cylinder 2 and continuing until the piston 3 unclogs the intake ports 6. Simultaneously with the longitudinal displacement in the direction X- of the piston 3, the control method 100 comprises a step of pressurizing the intake air 102.
  • the control method 100 comprises an additional step 103 of adjusting the pressure of the burnt gases contained in the engine cylinder 2 to a value lower than the pressurized intake air pressure during the previous step 102.
  • the adjusted flue gas pressure is 150 mbar lower than the intake air pressure.
  • the adjustment of the flue gas pressure to a value lower than the intake air pressure is achieved via the opening of the restricted flow relief valve 7 ( Figure 3B). The opening of the relief valve 7 precedes the unclogging of the intake ports 6 by the piston 3.
  • the closure 104 of the relief valve 7 is triggered.
  • the piloting method 100 comprises a step of introducing pressurized admission air 105 into the engine cylinder 2, the intake air forming a layer laminating layer 9 covering the top 10 of the piston 3.
  • the lamination layer 9 formed of pressurized intake air forms a layer separating the top 10 of the piston 3 of the burnt gases 8.
  • this layer 9 lamination repels the burnt gases 8 towards the exhaust port 4.
  • the piston 3 discovers the intake ports 6 allowing the arrival of the intake air to form the lamination layer 9.
  • the burned gases 8 are then pushed up the engine cylinder 2.
  • the exhaust port 4 remains closed during this phase, the cylinder pressure is restored to the value of the intake air pressure.
  • the control method 100 comprises an opening step the exhaust port 106 ( Figure 3D), the introduction of pressurized intake air continuing.
  • the exhaust port 4 to open the exhaust port 4, the exhaust valve is opened.
  • the lifting of the valve exhaust 4 is adapted to allow to control the maximum exhaust flow by maintaining the cylinder pressure close to the intake pressure.
  • control method 100 includes a step of moving the piston 107 in the X + direction of the exhaust port 4 causing the escape of the burnt gases 8 via the exhaust valve 4 while the engine cylinder 2 fills with air from the exhaust port 4. admission to the rear of the laminated layer 9, in other words between the top 10 of the piston 2 and the laminated layer 9.
  • the mixture between the intake air and the flue gas is almost non-existent because of the low speed of movement of the these, the low pressure difference of the latter and the low speed of movement of the piston 3.
  • the intake ports are formed by intake ports.
  • the intake flow during the exhaust phase of the burnt gases can be adapted by the shape of the intake ports to prevent the gas column, which moves upwards in the engine cylinder 2, from entering in oscillation.
  • the inlet ports are oriented to feed the cylinder tangentially, giving the flow a vortex movement (well known as English swirl). The expected advantages are a better stability of the stratified layer of fresh air during the movement of the piston and greater robustness to turbulence, which may appear in particular at the exhaust valve.
  • the control method 100 includes a closing step 108 of the exhaust valve 4.
  • the displacement of the piston 3 in the X + direction of the exhaust port 4 is continued until the intake ports 6 are closed by the piston 3 ( Figure 3D).
  • the skirt 11 of the piston obstructs the intake ports 6 when the piston 3 is at top dead center. This feature prevents the escape of fresh air to the crankcase.
  • the piston 3 may comprise a sealing segment at the bottom of the skirt 11 in order to limit the loss of air under pressure towards the housing.
  • the opening and closing of the intake port 6 can be controlled, for example, by a bushel or spinning liner.
  • the role of the exhaust valve 4 is to evacuate most of the flue gas 8, while controlling the exhaust rate of the flue gas 8 throughout the piston sweeping. This makes it possible to limit the amount of air introduced into the exhaust and to limit the turbulence and therefore the mixing between the intake air and the flue gases.
  • This exhaust valve is defined to limit the distortion of the burnt gas velocity field in the exhaust zone, and thus avoid disturbing the stratified air layer created on the piston head.
  • the almost non-existence of a mixture between the intake air and the flue gases makes it possible to limit the residual portion of flue gases during each engine cycle. Therefore, the proportion of available oxygen is greater to increase the pressure and the engine cycle temperature, and therefore its performance.
  • the invention makes it possible to reduce the dilution of the exhaust gases by the air admitted during the engine cycle.
  • the temperature of the exhaust gas is therefore higher than in a conventional engine, which makes it possible to increase the proportion of energy recoverable in the exhaust on a turbine for example.
  • the solution requires the use of an air pressurization, typically performed by a compressor driven by the crankshaft or a turbocharger.
  • the supercharging increases the air and fuel masses at each cycle, so the power / displacement ratio.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de pilotage (100) d'un moteur deux- temps à combustion interne (1 ), ledit procédé de pilotage (100) comportant les étapes suivantes : déplacement longitudinal d'un piston (3) en direction du point mort bas d'un moteur (101), ledit déplacement (101 ) étant engendré par la détente de gaz brûlés (8) dans le cylindre moteur (2), au cours dudit déplacement longitudinal (101 ) dudit piston (3) le procédé (100) comporte une étape de pressurisation d'air d'admission (102), ajustement de la pression desdits gaz brûlés à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission (103). introduction dans ledit cylindre d'air admission pressurisé (105), l'air admis formant une couche de stratification (9) repoussant lesdits gaz brûlés (8) en direction dudit port d'échappement (4).

Description

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN MOTEUR DEUX-TEMPS A COMBUSTION
INTERNE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur deux- temps à combustion interne ainsi qu'un moteur deux-temps à combustion interne destiné à être piloté conformément au procédé de pilotage selon l'invention. Un tel moteur et un tel procédé de pilotage peuvent être avantageusement mis en œuvre dans le domaine aéronautique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR
On connaît les moteurs deux-temps à combustion interne de type équicourant, de tels moteurs comportant :
• un cylindre moteur présentant un axe longitudinal X,
• un piston disposé dans le cylindre moteur, le piston étant apte à effectuer un déplacement selon l'axe longitudinal X,
• un port d'échappement localisé à une extrémité du cylindre moteur permettant l'échappement des gaz brûlés, et
• un port d'admission d'air dans le cylindre moteur.
Un tel moteur deux-temps à combustion interne se caractérise par un temps moteur pour chaque tour de vilebrequin. Le piston que comporte le moteur participe uniquement à la compression et la détente des gaz contenus dans le cylindre du moteur, l'évacuation des gaz brûlés et le remplissage du cylindre moteur en air se réalisant par d'autres mécanismes. Plus particulièrement, une source d'air comprimé, au point mort bas du moteur, assure le remplissage en air du cylindre moteur en repoussant simultanément les gaz brûlés en direction du port d'échappement. L'ouverture du port d'échappement permet l'évacuation des gaz brûlés.
Afin de favoriser le remplissage du cylindre moteur, il est nécessaire de réaliser une dépression dans le cylindre moteur. Cependant, une telle dépression augmente la vitesse d'entrée de l'air comprimé dans le cylindre et génère un phénomène de mixtion de l'air comprimé et des gaz brûlés. Le mélange de l'air comprimé et des gaz brûlés est d'autant plus élevé que la turbulence est importante dans le cylindre. Le mélange de l'air introduit et des gaz brûlés entraîne, d'une part, une perte d'une partie de l'air introduit vers l'échappement sans que celle-ci participe à la combustion, et d'autre part, une pollution de l'air introduit par des gaz brûlés et chauds dans le cylindre réduisant de facto le rendement de la combustion.
De façon conventionnelle, la mise au point du moteur consiste à assurer l'échappement de la totalité des gaz brûlés, ce qui implique en contrepartie qu'une partie d'air introduit, due au phénomène de mélange, soit perdue directement à l'échappement.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention a donc pour objectif de remédier aux inconvénients de l'état de la technique. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de fournir un procédé de pilotage d'un moteur deux-temps à combustion interne présentant un rendement de combustion optimisé.
A cette fin, l'invention porte sur un procédé de pilotage d'un moteur deux- temps à combustion interne, ledit moteur comportant :
• un cylindre moteur présentant un axe longitudinal X,
• un piston disposé dans ledit cylindre moteur, ledit piston étant apte à effectuer un déplacement selon ledit axe longitudinal X,
• un port d'échappement comportant au moins une soupape d'échappement,
• un port d'admission d'air dans ledit cylindre moteur,
ledit procédé de pilotage comportant les étapes suivantes :
• déplacement longitudinal dudit piston en direction du point mort bas dudit moteur, ledit déplacement étant engendré par la détente de gaz brûlés dans ledit cylindre moteur, au cours dudit déplacement longitudinal dudit piston le procédé comporte une étape de pressurisation d'air d'admission,
• ajustement de la pression desdits gaz brûlés à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission,
• introduction dans ledit cylindre d'air admission pressurisé, l'air admis formant une couche de stratification repoussant lesdits gaz brûlés en direction dudit port d'échappement. On entend pour la suite de la description par couche de stratification une couche d'air admis dans le cylindre non mélangée aux gaz brûlés. Cette couche d'air (nommée également couche d'air de stratification) comporte uniquement de l'air introduit non mélangé avec des gaz brûlés que contient le cylindre moteur.
Grâce à l'invention, l'air d'admission est introduit avant l'ouverture du port d'échappement, la pression de l'air d'admission étant supérieure à la pression des gaz brûlés, ce qui permet de stratifier l'air admis à l'intérieur du cylindre. Une fois le port d'échappement ouvert, l'action de l'air d'admission en légère surpression par rapport au gaz brûlés combinée à la remontée du piston après le point mort bas, chasse les gaz brûlés tout en évitant un mélange de l'air admis avec les gaz brûlés. En outre, comme aucun mélange n'est réalisé, l'air admis n'est pas éjecté en dehors du cylindre moteur.
Le procédé de pilotage d'un moteur deux-temps à combustion interne selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement réalisables.
Dans une réalisation non limitative, l'ajustement de la pression des gaz brûlés à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission est réalisé via l'ouverture d'une soupape de décharge à débit restreint.
Dans une réalisation non limitative, le procédé selon l'invention comporte une étape de fermeture de la soupape de décharge dès lors que les gaz brûlés ont une pression inférieure à la pression d'air d'admission.
Dans une réalisation non limitative, dès lors que la pression contenue dans le cylindre formée par la couche de stratification et les gaz brûlés est sensiblement égale à la valeur de la pression d'air d'admission, le procédé comporte une étape d'ouverture du port d'échappement, l'introduction d'air d'admission pressurisé dans le cylindre moteur se poursuivant.
Dans une réalisation non limitative, l'ajustement de la pression des gaz brûlés à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission est réalisé par l'ouverture du port d'échappement et la création d'une contre-pression en début de ladite ouverture du port d'échappement afin de limiter le débit d'échappement des gaz brûlés. Cette contre-pression peut être générée par réflexion d'ondes acoustiques dans les tubulures d'échappement (non représentées). Dans les moteurs alternatifs, l'échappement voit passer des bouffées de gaz qui crée des ondes acoustiques de surpression et de dépression dans les tubulures d'échappement. Dans cette configuration particulière de la solution, les longueurs des tubulures et positions des jonctions entre échappements de chaque cylindre sont définis de façon à réfléchir une surpression au port d'échappement pour limiter la vitesse de vidange des gaz au début de son ouverture.
Dans une réalisation non limitative, le procédé selon l'invention comporte une étape de fermeture du port d'échappement lorsque la totalité des gaz brûlés est évacuée.
Dans une réalisation non limitative, la pression des gaz brûlés ajustée est d'au moins 150 mbar inférieure à la pression d'air d'admission, ou par exemple de l'ordre de 150 mbar.
L'invention porte également sur un moteur deux-temps à combustion interne comportant :
• un cylindre moteur présentant un axe longitudinal X,
• un piston disposé dans ledit cylindre moteur, ledit piston étant apte à effectuer un déplacement selon ledit axe longitudinal X,
• un port d'échappement comportant au moins une soupape d'échappement,
• des moyens de pressurisation d'air d'admission,
• au moins un port d'admission d'air pressurisé dans ledit cylindre moteur.
Le moteur comporte en outre un régulateur de pression adapté pour ajuster la pression des gaz brûlés contenus dans ledit cylindre moteur à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission.
Dans une réalisation non limitative, le régulateur de pression est formé par une soupape de décharge à débit restreint dont l'ouverture permet l'ajustement de la pression des gaz brûlés contenus dans ledit cylindre moteur à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention rassortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 illustre un exemple non limitatif de réalisation d'un moteur deux-temps à combustion interne conforme à l'invention,
- la figure 2 illustre un synoptique des étapes d'une mise en œuvre possible d'un procédé de pilotage d'un moteur deux-temps à combustion interne selon l'invention, et
- les figures 3A, 3B, 3C et 3D illustrent de façon schématique différentes étapes du procédé de pilotage d'un moteur deux-temps à combustion interne selon l'invention détaillé à l'appui de la figure 2.
Pour des raisons de clarté, seuls les éléments utiles pour la compréhension de l'invention ont été représentés et ceci, sans respect de l'échelle et de manière schématique. En outre, les éléments similaires situés sur différentes figures comportent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
La figure 1 illustre un exemple non limitatif de réalisation d'un moteur deux-temps à combustion interne 1 conforme à l'invention. Le moteur deux- temps à combustion interne 1 illustré sur la figure 1 comporte :
- un cylindre moteur 2 présentant un axe longitudinal X,
- un piston 3 disposé dans le cylindre moteur 2, le piston 3 étant apte à effectuer un mouvement de va-et-vient dans le cylindre moteur 2 selon l'axe longitudinal X,
- un port d'échappement 4 formé par une soupape d'échappement, le port d'échappement 4 étant localisé au point mort haut du moteur 1 ,
- des moyens de pressurisation d'air d'admission 5,
- deux ports d'admission d'air pressurisé 6 dans le cylindre moteur 2, les deux ports d'admission 6 étant situés au niveau du point mort bas du moteur 1, et
- un régulateur de pression 7 (formé par une soupape de décharge à débit restreint) adapté pour ajuster la pression des gaz brûlés 8 contenus dans le cylindre moteur 2 à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission. Cette soupape de décharge 7 est également située au point mort haut du moteur 1. Ainsi, le moteur deux-temps à combustion interne 1 selon l'invention est muni de deux types de soupapes dont l'ouverture est séquencée afin d'optimiser le débit d'évacuation des gaz brûlés contenus dans le cylindre moteur 2.
Dans une mise en œuvre particulièrement intéressante mais non limitative, la soupape de décharge 7 à débit restreint est ouverte avant l'ouverture de la soupape d'échappement 4 afin de diminuer la différence entre la pression d'admission et la pression des gaz brûlés du cylindre moteur 2. Cette diminution de différence de pression permet de contrôler la vitesse d'entée de l'air d'admission dans le cylindre moteur 2.
Le moteur deux-temps à combustion interne 1 illustré sur la figure 1 comporte une unique soupape d'échappement 4 et une unique soupape de décharge 7 mais il est entendu que le moteur 1 selon l'invention n'est pas limité à une telle réalisation et il peut comporter plusieurs soupapes de décharge 7 et/ou plusieurs soupapes d'échappement 4.
Dans une autre réalisation non illustrée du moteur deux-temps à combustion interne selon l'invention, le port d'échappement est situé près du point mort bas du moteur et le port d'admission, par exemple commandé par une soupape, est situé près du point mort haut du moteur. Cette réalisation permet de profiter de l'inertie des gaz brûlés lors de la détente pour l'échappement de ces derniers.
La figure 2 illustre un synoptique des étapes d'une mise en œuvre possible d'un procédé de pilotage 100 d'un moteur deux-temps à combustion interne 1 selon l'invention, et les figures 3A, 3B, 3C et 3D illustrent de façon schématique certaines étapes du procédé de pilotage 100 selon l'invention détaillée à l'appui de la figure 2.
Dans une mise en œuvre non limitative, le procédé de pilotage 100 d'un moteur deux-temps à combustion interne 1 comporte les étapes suivantes.
Le procédé de pilotage 100 comporte une étape de déplacement longitudinal 101 du piston 3 dans une direction X- opposée au port d'échappement 4 (figure 3A), le déplacement étant engendré par la détente de gaz brûlés dans le cylindre moteur 2 et se poursuivant jusqu'à ce que le piston 3 désobstrue les ports d'admission 6. Simultanément au déplacement longitudinal selon la direction X- du piston 3, le procédé de pilotage 100 comporte une étape de pressurisation d'air d'admission 102.
Le procédé de pilotage 100 comporte une étape supplémentaire d'ajustement 103 de la pression des gaz brûlés contenus dans le cylindre moteur 2 à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission pressurisé lors de l'étape précédente 102. Par exemple, la pression des gaz brûlés ajustée est de 150 mbar inférieure à la pression d'air d'admission. Dans une mise en œuvre non limitative, l'ajustement de la pression des gaz brûlés à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission est réalisé via l'ouverture de la soupape de décharge à débit restreint 7 (figure 3B). L'ouverture de la soupape de décharge 7 précède la désobstruction des ports d'admission 6 par le piston 3.
Dans une mise en œuvre non limitative, dès lors que les gaz brûlés ont une pression inférieure à la pression d'air d'admission, la fermeture 104 de la soupape de décharge 7 est déclenchée.
Dès lors que les ports d'admission 6 sont désobstrués (Figure 3C) par le piston 3, le procédé de pilotage 100 comporte une étape d'introduction d'air admission pressurisé 105 dans le cylindre moteur 2, l'air admis formant une couche de stratification 9 recouvrant le sommet 10 du piston 3. La couche de stratification 9 formée d'air d'admission pressurisé forme une couche séparant le sommet 10 du piston 3 des gaz brûlés 8. Ainsi, cette couche de stratification 9 repousse les gaz brûlés 8 en direction du port d'échappement 4.
En d'autres termes, le piston 3 découvre les ports d'admission 6 autorisant l'arrivée de l'air d'admission pour constituer la couche de stratification 9. Les gaz brûlés 8 sont alors repoussés vers le haut du cylindre moteur 2. Comme le port d'échappement 4 reste fermé pendant cette phase, la pression cylindre se rétablie à la valeur de la pression d'air d'admission.
Dès lors que la pression contenue dans le cylindre moteur 2 formée par la couche de stratification 9 et les gaz brûlés 8 est sensiblement égale à la valeur de la pression d'air d'admission, le procédé de pilotage 100 comporte une étape d'ouverture du port d'échappement 106 (figure 3D), l'introduction d'air d'admission pressurisé se poursuivant. Dans notre exemple, pour ouvrir le port d'échappement 4, on ouvre la soupape d'échappement. La levée de la soupape d'échappement 4 est adaptée pour permettre de piloter le débit d'échappement maximal en maintenant la pression cylindre proche de la pression d'admission.
Puis le procédé de pilotage 100 comporte une étape de déplacement du piston 107 en direction X+ du port d'échappement 4 entraînant l'échappement des gaz brûlés 8 via la soupape d'échappement 4 tandis que le cylindre moteur 2 se remplit d'air d'admission à l'arrière de la couche stratifiée 9, autrement dit entre le sommet 10 du piston 2 et la couche stratifiée 9. Le mélange entre l'air admis et les gaz brûlés est quasi inexistant en raison de la faible vitesse de déplacement de ces derniers, de la faible différence de pression de ces derniers et de la faible vitesse de déplacement du piston 3.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les ports d'admission sont formés par des lumières d'admission. Ainsi, le débit d'admission pendant la phase d'échappement des gaz brûlés peut être adapté par la forme des lumières d'admission pour éviter que la colonne de gaz, qui se met en mouvement ascendant dans le cylindre moteur 2, n'entre en oscillation. Dans une autre réalisation de l'invention, les lumières d'admission sont orientés de façon à alimenter le cylindre de façon tangentielle, donnant à l'écoulement un mouvement de tourbillon (bien connu sous la dénomination anglais swirl). Les avantages attendus sont une meilleure stabilité de la couche stratifiée d'air frais pendant le déplacement du piston et une plus grande robustesse aux turbulences, susceptibles d'apparaître notamment au niveau de la soupape d'échappement.
Lorsque la totalité des gaz brûlés 8 est évacuée, le procédé de pilotage 100 comporte une étape de fermeture 108 de la soupape d'échappement 4. Le déplacement du piston 3 en direction X+ du port d'échappement 4 est poursuivi jusqu'à ce que les ports d'admission 6 soient obturés par le piston 3 (Figure 3D). Dans cette réalisation, la jupe 11 du piston obstrue les ports d'admission 6 lorsque le piston 3 est au point mort haut. Cette particularité permet d'empêcher la fuite d'air frais vers le carter moteur. Dans cette réalisation, le piston 3 peut comporter un segment d'étanchéité en bas de la jupe 11 afin de limiter la perte d'air sous pression vers le carter. Dans une autre réalisation non illustrée, pour limiter la perte d'air sous pression vers le carter, l'ouverture et la fermeture du port d'admission 6 peuvent être commandées, par exemple, par une distribution à boisseau ou à chemise louvoyante.
Par ailleurs, il convient de noter que le rôle de la soupape d'échappement 4 est d'évacuer la plus grande partie des gaz brûlés 8, tout en contrôlant la vitesse d'échappement des gaz brûlés 8 tout au long du balayage du piston. Ceci permet de limiter la part d'air introduit à l'échappement et de limiter la turbulence donc le mélange entre l'air admis et les gaz brûlés. Cette soupape d'échappement est définie pour limiter la distorsion du champ de vitesse des gaz brûlés dans la zone d'échappement, et donc éviter de perturber la couche d'air stratifiée créée sur la tête du piston.
Le procédé ainsi que le moteur selon l'invention permettent avantageusement :
- une amélioration du rendement moteur, en effet :
o La quasi-inexistence de mélange entre l'air admis et les gaz brûlés permet de limiter la part résiduelle de gaz brûlés à chaque cycle moteur. Par conséquent, la proportion d'oxygène disponible est plus importante permettant d'augmenter la pression et la température de cycle moteur, et par conséquent son rendement. o L'invention permet de diminuer la dilution des gaz d'échappement par l'air admis lors du cycle moteur. La température des gaz d'échappement est donc plus élevée que dans un moteur conventionnel, ce qui permet d'augmenter la part d'énergie récupérable à l'échappement sur une turbine par exemple.
- une augmentation de la puissance spécifique :
o Une moindre part d'air d'admis (donc comburant) est perdue directement à l'échappement, ce qui permet de réduire le besoin en air du moteur, et donc la cylindrée.
o La solution nécessite l'utilisation d'une pressurisation d'air, typiquement réalisée par un compresseur entraîné par le vilebrequin ou un turbocompresseur. La suralimentation permet d'augmenter les masses d'air et de carburant à chaque cycle, donc le ratio puissance/cylindrée.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Procédé de pilotage (100) d'un moteur deux-temps à combustion interne (1 ), ledit moteur (1 ) comportant :
- un cylindre moteur (2) présentant un axe longitudinal (X),
- un piston (3) disposé dans ledit cylindre moteur (2), ledit piston (3) étant apte à effectuer un déplacement selon ledit axe longitudinal (X),
- un port d'échappement (4) de gaz brûlés (8),
- un port d'admission d'air (6) dans ledit cylindre moteur (2), ledit procédé de pilotage (100) comportant les étapes suivantes :
déplacement longitudinal dudit piston en direction du point mort bas dudit moteur (101 ), ledit déplacement (101 ) étant engendré par la détente de gaz brûlés (8) dans ledit cylindre moteur (2), au cours dudit déplacement longitudinal (101 ) dudit piston (3) le procédé (100) comporte une étape de pressurisation d'air d'admission (102),
ajustement de la pression desdits gaz brûlés à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission (103),
introduction dans ledit cylindre d'air admission pressurisé (105), le port d'échappement (4) restant fermé pendant cette phase d'introduction d'air d'admission (105), l'air admis formant une couche de stratification (9) repoussant lesdits gaz brûlés (8) en direction dudit port d'échappement (4).
2. Procédé de pilotage (100) selon la revendication 1 précédente caractérisé en ce que l'ajustement de la pression desdits gaz brûlés à une valeur inférieure à ladite pression d'air d'admission (103) est réalisé via l'ouverture d'une soupape de décharge à débit restreint (7).
3. Procédé de pilotage (100) selon la revendication 2 précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape de fermeture de la soupape de décharge (104) dès lors que les gaz brûlés (8) ont une pression inférieure à la pression d'air d'admission.
4. Procédé de pilotage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes caractérisé en ce que dès lors que la pression contenue dans ledit cylindre moteur (2) formée par la couche de stratification (9) et les gaz brûlés (8) est sensiblement égale à la valeur de la pression d'air d'admission, le procédé comporte une étape d'ouverture du port d'échappement (106), l'introduction d'air d'admission pressurisé dans le cylindre moteur (2) se poursuivant.
5. Procédé de pilotage (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ajustement de la pression des gaz brûlés à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission (103) est réalisé par l'ouverture du port d'échappement (4) et la création d'une contre-pression en début de ladite ouverture du port d'échappement (4) afin de limiter le débit d'échappement des gaz brûlés.
6. Procédé de pilotage (100) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 précédentes caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire de fermeture du port d'échappement (108) lorsque la totalité des gaz brûlés (8) est échappée du cylindre moteur (2).
7. Procédé de pilotage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pression des gaz brûlés ajustée est de l'ordre de 150 mbar inférieure à la pression d'air d'admission.
8. Moteur deux-temps à combustion interne (1 ) comportant :
- un cylindre moteur (2) présentant un axe longitudinal X,
- un piston (3) disposé dans ledit cylindre moteur (2), ledit piston (3) étant apte à effectuer un déplacement selon ledit axe longitudinal X,
- un port d'échappement (4) des gaz brûlés,
- des moyens de pressurisation d'air d'admission (5),
- un port d'admission (6) d'air pressurisé dans ledit cylindre moteur (2), ledit moteur (1 ) étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une soupape de décharge (7) à débit restreint dont l'ouverture permet l'ajustement de la pression des gaz brûlés contenus dans ledit cylindre moteur à une valeur inférieure à la pression d'air d'admission.
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