FR2805850A1

FR2805850A1 - Moteur a deux temps avec bipasse pique sur le boitier du filtre a air

Info

Publication number: FR2805850A1
Application number: FR0102719A
Authority: FR
Inventors: Peter Linsbauer; Lars Bergmann; Heiko Rosskamp; Reinhard Gerhardy
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: FR2805850B1; SE0100649A0; US20010022162A1; JP2001263073A; US6401673B2; DE10009794A1; SE0100649D0

Abstract

L'invention se rapporte aux moteurs à deux temps. Le carter de vilebrequin (4) est relié à la chambre de combustion (3) par un canal de transfert (14). Entre ses extrémités (19, 20), le canal de transfert (1 4) est relié, à travers un clapet anti-retour (21), à un canal d'air (22a, 22b) qui achemine un gaz sensiblement exempt de carburant à travers un étranglement réglable (31). En aval d'un filtre à air (42), est prévu un dispositif (8) de préparation du mélange qui est acheminé au carter de vilebrequin (4) en passant par une admission (11). Pour doser l'air propre envoyé aux canaux d'air, l'élément d'étranglement réglable est monté dans un canal (36) d'un boîtier d'étranglement distinct (31) qui relie le canal d'étranglement (36) à l'espace d'air propre (51) du filtre à air (42) placé en amont du dispositif (8). Principale application : moteurs à eux temps pour outils portatifs tels que tronçonneuses, etc

Description

l L'invention concerne un moteur à deux temps, utilisé en particulier

comme moteur d'entraînement dans une machine portative, guidée à la main, comme une scie à chaîne à moteur, une débroussailleuse, une découpeuse à disque ou analogue, comprenant une chambre de combustion formée dans un cylindre, qui est limitée par un piston à mouvement alternatif, le piston entraînant par l'intermédiaire d'une bielle un vilebrequin monté rotatif dans un carter de vilebrequin, au moins un canal de transfert qui relie le carter de vilebrequin à la chambre de combustion, une première extrémité du canal de transfert débouchant dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'une fenêtre d'entrée prévue dans la paroi du cylindre et la deuxième extrémité du canal de transfert étant ouverte sur le carter de vilebrequin, et le canal de transfert étant relié à un canal d'air qui achemine un gaz sensiblement exempt de carburant par l'intermédiaire d'un étranglement muni d'un élément d'étranglement réglable, ainsi qu'un dispositif de préparation du mélange, disposé en aval d'un filtre à air, vu dans la direction de l'écoulement de l'air comburant, et servant à la préparation du mélange carburant/ait qui est

acheminé au carter de vilebrequin par l'intermédiaire d'une admission.

Dans un moteur à deux temps de ce genre qui est déjà connu, de l'air est acheminé à chaque canal de transfert ou au canal de transfert proche de I'échappement pendant la phase d'aspiration par l'intermédiaire du canal d'air et du clapet anti-retour. Au cours de l'échange de gaz, l'air accumulé dans le canal de transfert est poussé dans la chambre de combustion par le mélange carburant/air qui arrive à sa suite en provenance du carter du vilebrequin et il sert à former un écran sur l'échappement. Sous cet effet, les pertes par balayage peuvent être réduites et la qualité des gaz d'échappement peut être améliorée. Pour le dosage du gaz exempt de carburant qui doit être acheminé au canal de transfert, il est prévu, dans le canal d'air, un étranglement qui est réalisé sous la forme d'un volet d'étranglement. Le volet d'étranglement est avantageusement accouplé au volet d'étranglement du carburateur pour doser l'air à acheminer au canal de transfert en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à deux temps. Pour cela, il faut que le volet d'étranglement soit monté ajusté dans le canal de transfert; en particulier, on doit faire en sorte que, lors du démarrage du moteur à combustion interne, une quantité aussi petite que possible de gaz exempt de carburant puisse entrer dans le canal de transfert par l'intermédiaire du canal d'air, parce que ceci pourrait conduire à

un appauvrissement et à des difficultés de démarrage résultantes.

L'invention a pour but de perfectionner un moteur à deux temps du genre en question de manière à garantir, qu'avec une faible dépense de construction, l'obtention d'un dosage précis du gaz exempt de carburant dans

les canaux de transfert.

Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'élément d'étranglement réglable est agencé dans un canal d'étranglement d'un boîtier d'étranglement autonome et par le fait que le boîtier d'étranglement est fixé au boîtier du filtre à air et que le canal d'étranglement est relié, en amont de l'élément d'étranglement, avec l'espace d'air propre du filtre à air monté en

amont du dispositif de préparation du mélange.

L'élément d'étranglement réglable est agencé dans un canal d'étranglement appartenant à un boîtier d'étranglement autonome qui peut

être d'une configuration adaptée aux exigences de précision de l'étranglement.

En amont de l'élément d'étranglement, le canal d'étranglement est relié au côté d'air propre du filtre à air placé en amont du dispositif de préparation du mélange, de sorte qu'on peut se dispenser d'un filtre à air séparé pour l'air qui doit être pré-introduit dans le canal de transfert. Le volume d'air demandé par le moteur à combustion interne dans chaque point de fonctionnement est mis

à disposition par le filtre à air.

Le boîtier d'étranglement est de préférence réalisé en matière plastique, de préférence constitué par une pièce de matière plastique moulée par injection. Pour garantir une fabrication de grande série avec une haute précision de l'ajustement du volet d'étranglement, il est prévu d'agencer l'élément d'étranglement dans un tronçon de tube métallique formant canal, ce tronçon de tube pouvant être injecté dans le boîtier d'étranglement. Par ce moyen, le volet d'étranglement peut être ajusté de façon à peu près étanche dans le tronçon de tube dans la position de fermeture et il peut ainsi obturer efficacement l'arrivée du gaz exempt de carburant dans le canal de transfert

pour le cas du démarrage.

Le boîtier d'étranglement est avantageusement fixé au fond du boîtier du filtre à air, une tubulure de raccordement correspondante pouvant être prévue pour cela. Le boîtier d'étranglement est avantageusement réalisé en une seule

pièce avec le filtre à air, en particulier avec le fond du boîtier du filtre à air.

D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description et du

dessin sur lequel est représenté un exemple de réalisation de l'invention qui est

décrit en détail ci-après.

Sur ce dessin, la Fig. 1 montre une coupe schématique d'un moteur à deux temps avec des canaux de transfert situés sur des côtés opposés du cylindre, la Fig. 2 montre dans une représentation schématique, une coupe d'un cylindre muni de canaux d'air qui débouchent dans les canaux de transfert, la Fig. 3 montre une coupe longitudinale d'un étranglement agencé dans le canal d'air et muni d'un volet d'étranglement, la Fig. 4 montre une vue de détail du raccordement du boîtier d'étranglement selon la Fig. 3 à un boîtier de filtre à air, la figure 5 montre un autre exemple de réalisation d'un raccordement du

boîtier d'étranglement à un boîtier de filtre à air.

Le moteur à deux temps 1 représenté schématiquement sur la Fig. 1 est essentiellement composé d'un cylindre 2 et d'un piston 5 qui monte et descend dans ce cylindre et qui entraîne en rotation un vilebrequin 7 agencé

dans un carter de vilebrequin 4 par l'intermédiaire d'une bielle 6.

Dans le cylindre 2, est formée une chambre de combustion 3 qui est limitée par le fond 1 3 du piston 5. La chambre de combustion 3 présente un échappement 10 par l'intermédiaire duquel les gaz de combustion sont évacués après un cycle de travail. Le mélange carburant/air qui est nécessaire pour le fonctionnement du moteur à deux temps 1 est acheminé au carter de vilebrequin 4 en provenance d'un dispositif 8 de préparation du mélange, par l'intermédiaire d'une admission 11 et d'un canal d'admission 9. Le dispositif 8 de préparation du mélange est avantageusement un carburateur, en particulier

un carburateur à membrane.

Dans l'exemple de réalisation représenté, l'admission 11 est commandée par la jupe 30 du piston et, dans la position de course du piston 5 qui est représentée sur la Fig. 1, I'admission 1 1 est entièrement fermée par la jupe 30 du piston. Le mélange carburant/air aspiré vers le carter du vilebrequin 4 est donc comprimé au cours de la poursuite du mouvement descendant du piston dans le sens de la flèche 50, en direction du point mort bas, et il est transféré dans la chambre de combustion 3 en passant par des canaux de transfert 14 et une lumière d'entrée 10 ou 15 respectivement ménagée dans la paroi 16 du cylindre. Comme on peut le voir dans les Fig. 1 et 2, deux canaux de transfert 14 sont disposés sur chaque côté d'un plan de symétrie 49, un moteur à deux temps réalisé de cette façon pouvant travailler aussi bien selon le principe de la préintroduction avant balayage que selon le principe de la stratification de la charge. Le plan de symétrie 49 passe par l'axe 17 du cylindre et divise

i15 approximativement l'échappement 10 et l'admission 1 1.

Dans l'exemple de réalisation, chaque canal de transfert 14 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe 1 7 du cylindre dans la paroi du cylindre. Le canal de transfert 14 peut aussi avoir une forme qui diffère de l'exemple de réalisation, par exemple, il peut s'étendre avec une forme incurvée dans la direction de l'écoulement. Les canaux s'étendant avec cette courbure et/ou en

hélice sont aussi appelés " canaux Henkel ".

La première extrémité 20 d'un canal de transfert 14 qui est dirigée vers la culasse 18 débouche dans la chambre de combustion 3 par l'intermédiaire d'une lumière d'entrée 12 ou 15 ménagée dans la paroi 16 du cylindre, tandis que la deuxième extrémité 19 du canal de transfert 14, qui est dirigée vers le carter de vilebrequin 4, est ouverte sur le carter de vilebrequin 4. Les canaux de transfert 14 sont réalisés fermés vers le piston 5, les canaux de transfert 14 qui débouchent dans la chambre de combustion 3 par les lumières d'entrée 12 étant des canaux éloignés de l'échappement; de façon correspondante, les canaux de transfert 14 qui débouchent dans la chambre de combustion 3 en passant par les fenêtres de transfert 15 sont des canaux

proches de l'échappement.

Un canal de transfert 14 est relié, en un point situé entre la première extrémité 20 et la deuxième extrémité 19, à un canal d'air 22a ou 22b respectivement - extérieur dans l'exemple de réalisation - et il est prévu un clapet anti-retour 21 qui ferme la communication d'écoulement entre les canaux d'air 22a et 22b respectivement, clapet qui ouvre dans le canal de transfert 14. Dans l'exemple de réalisation représenté, le clapet anti-retour 21 est constitué par un clapet à membrane, la membrane 23 dégageant, dans la position d'ouverture, une lumière d'échappement qui est de préférence dirigée vers le toit du canal de transfert 14. Chaque membrane 23 est avantageusement retenue par une plaque d'appui 26 dans sa position d'ouverture. Sur la Fig. 2 est représentée, sur le côté droit de la figure, un canal d'air 22a qui débouche dans le canal de transfert éloigné de l'échappement par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 31. L'injection de gaz exempt de carburant, en particulier d'air, seulement dans le canal de transfert 14 proche de l'échappement permet de faire travailler le moteur selon le principe de la stratification de la charge, dans la mesure o, sur la totalité de la période de l'échange de gaz, seul de l'air est acheminé par l'intermédiaire du canal de transfert 14 proche de l'échappement et de sa fenêtre d'entrée 15. Si la quantité d'air aspirée dans le canal de transfert 14 proche de l'échappement est réduite, à la fin de l'échange de gaz, du mélange peut aussi se transférer en partant du carter de vilebrequin et en passant par le canal de transfert 14 proche de l'échappement, s'il est prévu une liaison par canal comme sur la Fig. 2, moitié gauche; le moteur travaille selon le principe de la pré-introduction

avant balayage.

Sur le côté gauche de la Fig. 2, est représentée une autre configuration de l'acheminement d'air dépourvu de carburant. Là, l'air pénétrera dans la chambre de combustion 3 en passant par le canal 22b, aussi bien dans le canal de transfert 14 éloigné de l'échappement que dans le canal de transfert 14 proche de l'échappement. Étant donné que les deux canaux de transfert 14 sont alimentés en commun par un canal d'air 22b, on doit faire travailler un

moteur à deux temps de cette configuration selon le principe de la pré-

introduction avant balayage. Dans la phase d'aspiration, de l'air est pré-

introduit dans les canaux de transfert, cet air pénétrant tout d'abord dans la chambre de combustion au début de l'échange de gaz et étant suivi par le mélange

qui arrive à sa suite en provenance du carter de vilebrequin.

Indépendamment du mode d'introduction de l'air dans les canaux de transfert, les canaux d'air 22a et 22b sont raccordés à un boîtier d'étranglement commun 35 appartenant à un étranglement 31 qui - comme représenté sur la Fig. 3 - renferme, comme élément d'étranglement, un volet d'étranglement 33 qu'on peut faire pivoter dans le sens de la flèche 32. En remplacement d'un volet d'étranglement 33, on peut aussi prévoir un cylindre ou élément analogue. Le volet d'étranglement 33 est monté pivotant dans le canal d'étranglement 36 du boîtier d'étranglement 35 au moyen d'un arbre de volet d'étranglement 34. Le boîtier d'étranglement 35 est fixé par son extrémité 37 au boîtier 43 du filtre à air, de préférence au fond 29 du boîtier. L'extrémité 37 du boîtier d'étranglement 35 est à cet effet d'une forme rétrécie et elle correspond en diamètre à peu près au diamètre d'une ouverture de bipasse 28 qui est prévue dans le fond 29 du boîtier

pour dériver de l'air propre du filtre à air 42.

A l'autre extrémité 38, le canal d'étranglement 36 du boîtier d'étranglement est fermé par une paroi frontale 39 dans laquelle sont formées deux tubulures de raccordement 40 destinées au raccordement des canaux d'air 22a et 22b. Le boîtier d'étranglement 35 est fait de matière plastique, de préférence d'une matière plastique renforcée de fibres et il est réalisé en une seule pièce sous la forme d'une pièce de matière plastique moulée par injection. On peut utiliser, par exemple, un thermodurcissable. Le volet d'étranglement 33 peut être déplacé au moyen d'un levier 46 de volet d'étranglement qui est relié solidairement en rotation à l'arbre 34 du volet d'étranglement, le levier 46 du volet d'étranglement étant couplé à l'arbre 48 du volet d'étranglement du carburateur, en fonction de la position, par l'intermédiaire d'une biellette 44, ou de cames, et d'un levier 47 de volet d'étranglement. La biellette 44 est de préférence réglable en longueur, et la cinématique de l'étranglement est alors déterminée par la longueur de la biellette 44 et par les

points d'articulation sur les leviers 46 et 47 des volets d'étranglement.

Pour garantir que le canal d'étranglement 36 sera fermé sensiblement à joint étanche dans la position de fermeture du volet d'étranglement 33 qui est représentée sur la Fig. 3 indépendamment du comportement de retrait de la matière plastique utilisée pour la fixation du boîtier d'étranglement 35, I'élément d'étranglement constitué par un volet d'étranglement 33 est disposé dans un tronçon de tube en métal 41 qui forme un canal. L'arbre du volet d'étranglement 34 est lui aussi monté dans le troncçon de tube 41, le tronçon de tube 41 étant moulé par injection ou emmanché axialement à force dans le boîtier d'étranglement 35. Ceci peut s'effectuer d'une façon simple en plaçant le tronçon de tube 41 dans le moule de fabrication; indépendamment des précisions adoptées dans le processus de moulage par injection, on obtient ainsi, même dans la fabrication en série une grand respect des cotes avec une faible perte de charge. Le volet d'étranglement 33 et le tronçon de tube 41 sont faits d'un métal qui peut être travaillé avec une très grande précision; les autres régions acheminant de l'air et les régions de raccordement du boîtier d'étranglement 35 peuvent être fabriquées en une matière plastique simple sans spécifications de qualité particulières. Ceci rend la fabrication du boîtier d'étranglement économique et, en particulier, il peut être prévu de réaliser le

boîtier d'étranglement 35 en une seule pièce avec le boîtier 43 du filtre à air.

11 peut être avantageux de réaliser le boiter d'étranglement 35 séparément du boîtier de filtre à air 43, ce qui peut être avantageux en particulier au moment du montage des canaux d'air 22a et 22b prévus sous la forme de tuyaux 22. On prévoit avantageusement au fond 29 du boîtier du filtre à air 42 un mamelon de raccordement 24 constitué par une tubulure qui est emboîtée par un mamelon récepteur 25 du boîtier d'étranglement 35 réalisé de façon correspondante sous la forme d'un manchon. Comme représenté sur la Fig. 3, est prévu, à l'extrémité intérieure du mamelon récepteur 25, un épaulement annulaire 27 contre lequel vient s'appuyer le côté frontal 45 du mamelon de raccordement 24 et qui limite ainsi la profondeur d'emboîtement. Il est ainsi garanti que le boîtier d'étranglement sera raccordé de façon ajustée dans une position finale définie au droit du fond 29 du boîtier 43 du filtre à air, afin d'acheminer du gaz exempt de carburant de l'espace d'air propre 51 du filtre à air aux canaux de transfert 14

en contournant le carburateur 8, en passant par l'ouverture de bipasse 28.

Pour assurer la fixation imperdable du boîtier 35 d'étranglement au boîtier 43 du filtre à air, il peut avantageusement être prévu une liaison à encliquetage 52 qui peut être composée de languettes d'encliquetage 53 formées dans la paroi du mamelon récepteur 25, et qui s'encliquettent par leurs extrémités d'encliquetage dans des évidements d'encliquetage correspondants 54 du mamelon de raccordement 24. Le simple emboîtement du boîtier 35 d'étranglement sur le mamelon de raccordement 24 du boîtier 43 du filtre à air assure une retenue par complémentarité de formes et

imperdable sur le fond 29 du boîtier.

Comme le montre la Fig. 5, on peut aussi prévoir une liaison vissée 55

entre le mamelon de raccordement 24 et le mamelon récepteur 25.

Toutefois, cette liaison par complémentarité de forme avec le fond 29 du boîtier doit être montée avant le raccordement des tuyaux 22. La liaison par leviers établie entre les leviers 46 et 47 du volet d'étranglement au moyen de i5 la biellette réglable 44 évite que l'assemblage vissé ne se desserre en fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à deux temps, utilisé en particulier comme moteur d'entraînement dans une machine portative, guidée à la main, comme une scie à chaîne à moteur, une débroussailleuse, une découpeuse à disque ou analogue, comprenant une chambre de combustion (3) formée dans un cylindre (2), qui est limitée par un piston (5) à mouvement alternatif, le piston (5) entraînant par l'intermédiaire d'une bielle un vilebrequin (7) monté rotatif dans un carter de vilebrequin (4), au moins un canal de transfert (14) qui relie le carter de vilebrequin (4) à la chambre de combustion (3), une première extrémité (20) du canal de transfert (1 4) débouchant dans la chambre de combustion (3) par l'intermédiaire d'une fenêtre d'entrée (12, i 5) prévue dans la paroi (16) du cylindre et la deuxième extrémité (19) du canal de transfert étant ouverte sur le carter de vilebrequin (4), et le canal de transfert (14) étant relié à un canal d'air (22a, 22b) qui achemine un gaz sensiblement exempt de carburant par l'intermédiaire d'un étranglement (31) muni d'un élément d'étranglement réglable (33), ainsi qu'un dispositif (8) de préparation du mélange, disposé en aval d'un filtre à air (42), vu dans la direction de l'écoulement de l'air comburant, et servant à la préparation du mélange carburant/ait qui est acheminé au carter de vilebrequin (4) par l'intermédiaire d'une admission (1 1), caractérisé en ce que l'élément d'étranglement réglable (33) est agencé dans un canal d'étranglement (36) d'un boîtier d'étranglement autonome (35) et en ce que le boitier d'étranglement (35) est fixé au boîtier (43) du filtre à air et que le canal d'étranglement (36) est relié, en amont de l'élément d'étranglement (33), avec l'espace d'air propre (51) du filtre à air (42) monté en amont du

dispositif (8) de préparation du mélange.

2. Moteur à deux temps selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier d'étranglement (35) est fabriqué en matière plastique, et est en

particulier constitué par une pièce en matière plastique moulée par injection.

3. Moteur à deux temps selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'étranglement (33) est disposé dans un troncçon de tube (41)

en métal, qui forme un canal.

4. Moteur à deux temps selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon de tube (41) est moulé ou emmanché à force dans le boîtier

(35) d'étranglement.

5. Moteur à deux temps selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'élément d'étranglement, réalisé notamment sous la forme d'un volet d'étranglement (33), est appuyé à peu près à joint étanche dans le tronçon de

tube (41) dans la position de fermeture.

6. Moteur à deux temps selon une des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que le boîtier d'étranglement (35) est monté fixe sur le fond (29) du

boîtier du filtre à air (42).

7. Moteur à deux temps selon une des revendications 1 à 6 caractérisé

en ce que le boîtier d'étranglement (35) est réalisé en une seule pièce avec le

fond (29) du boîtier (43) du filtre à air.

8. Moteur à deux temps selon une des revendications 1 à 6 caractérisé

en ce que le boîtier d'étranglement (35) est fixé à un mamelon de raccordement (24) du boîtier (43) du filtre à air et est de préférence retenu par complémentarité de forme sur le mamelon de raccordement (24) dans la

direction axiale.

9. Moteur à deux temps selon une des revendications 1 à 8, caractérisé

en ce que le dispositif (8) de préparation du mélange est un carburateur équipé d'un volet d'étranglement, et le volet d'étranglement du carburateur, et le volet d'étranglement (33) du canal d'air sont accouplés par l'intermédiaire d'une tringlerie, de façon que leurs positions soient fonction

l'une de l'autre.

10. Moteur à deux temps selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tringlerie est composée d'une biellette (44), de préférence réglable en

longueur, ou de cames.