Brevet FR2315002A1 — publié le 19770114

La présente invention concerne un dispositif permettant de maintenir constante au cours d'un cycle la pression de combustion d'un moteur à combustion interne. On sait que1 dans un moteur à combustion interne1 le volume de la chambre de combustion au point mort baut est défini par la position du pisten. De cette façon l'augmentation de pression due A la combustion est très levée et, généralement, est du meme or dre que la pression de fin de compression. Ainsi, pour une pression maximale fixée par la résistance du mécanisme, il est néces se ire de maintenir une pression de fin compression modérée, ce qui limite le rendement du cycle. - Le dispositif suivant l'invention a pour but de ménager une élasticité dans la chambre de combustion, de telle façon que l'augmentation de pression due à la combustion soit faible. On peut alors @evenir à des pressions de fin de compression plus élevées@ ce qui permet : une réduction du délai d'inflammaion et du bruit de combustie@@ une amélioration du rendement et une apti- ude naturelle du moteur à la suralimentation, puisque la pression @@ com@@stion est indépendante de la suralimentation. Un - U. dispositif selon l'invention comprend une chambre de combustion tres concentrée et faisant partie integrante de la chambre de compression et de détente. Cette chambre de combustion est surmontée d@une soupape dont la tête coulisse avec un jeu réduit dans un cylindre d'expansion de telle sorte que cette soupa- pe constitue en fait un piston dont le guidage est très protégé des gaz chauds travaillant dans la chambre. Suivant une autre caractéristique de l'invention, cette sou @@@@ @@ @@@@ un siège s@@@ la t@te, de t@lle facon qu'elle seit @@@@@@@ @@@@ qu'@lle est en position basse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la soupape est munie d'un dispositif amortisseur permettant de grandes vites @@s de fermeture sans créer de choc prohibitif sur le siège. @uivant une @@@@@ @@ractéristique de l'invention,cette sou pape est surmontee d'un volume de compression ac@umulateur dont la gr@@deur optimale est @étermimée par le calcul et qui est rem pli d@air comprime à une pression choisie définissant la pression maximale de combustion. Suivant une autre caractéristique de l'invention la pression de l'air existant dans la chambre accumulateur résulte soit d'une alimentation provenant du cylindre moteur lui-même, soit d'un organe compresseur auxiliaire, soit même d'un circuit @ous pression indépendant. Suivent une autre carectéristique de l'invention, la pression de l'@ir dans la capacité accumulateur peut être soit maintenue constante soit rendue variable, soit asservie, éventuellement, à un paramètre de fonctionnement du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la chambre de combustion os concentre peut recevoir soit un injecter de eon- bustible dans le cas d'un m@teur Diesel, soit la bougie d'allu mag@ dans le cas d'un moteur à carburation ou @ injection d'essence Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de @ieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Fig. 1 est une coupe transversale du dispositif ada@té sur un moteur quatre temps conventionnel. L'adaptation à un moteur deux temps cst prévue. - FigX 2 est une coupe transversale de la soupape montrant le dispositif dtamortissement. - Fig. 3 à 5 montrent en coupe transversale diverses variant tes du dispositif d'alimentation du réservoir accumulateur. - Fig. 6 est une vue du diagramme moteur obtenu ainsi que des levées de soupape et d'injection de combustible. Le moteur ainsi décrit comporte (fig. 1) un carter 1 dans. lequel se déplacent un n piston 2 et la cinématique bielle-manivelle 3. Il compote es soupapes, d'admission 4 et d'échappement 5. La cul@s@@ o comporte la chambre de combustion 7 surmontée de la soupape 8 coulissant dans le guide 9 et reposant sur le siège 10; cette soupape coulisse sans jeu dans l'alésage 11 supportant le réservoir accumulateur 12 alimenté en air à haute pression par l'alimentation 13. Dans le cas d'un moteur Diesel, l'injecteur de combustible, et dans le cas d'un moteur à essence, la bougie d'allumage, sont placés dans la position 14 par exemple. La soupape 8 comporte (fig. 2) un piston d'amortissement 15 qui en fin de course basse vie-nt entrer avec an Jeu très faible dans un alésage 16 alimenté par l'huile de graissage délivr4e en quantité dosée, par l'orifice 17. L'alimentation 13 du réservoir accumulateur 12 peut être assurée de plusieurs façons : - Elle est, par exemple, assurée (fig. 3) à l'aide d'un circuit d'air comprimé, réglé par un manodétendeur classique tel que représenté sur la figure avec sa membrane 18, le pointeau ré glant 19 et, le ressort antagoniste 20. Ce ressort est actionné éventuellement par des paramètres de réglage 21, tels que par exemple la pression de suralimentation. L'air comprimé arrive par la canalisation 22. - Suivant une variante (fig. 4), l'alimentation 13 du ré- servoir accumulateur 12 est assur4e à l'aide d'un piston équilibré 23, alimenté par la chambre de combustion 7 du moteur à travers ltornfice 24. Ce piston 23 est soumis à l'faction d'un ressort an tagoniste 25 réglé par les paramètres extérieurs 26. Le piston 23 pessède une gorge de communication 27 qui, par le clapet non re tour 28, alimente l'@rrivéa à l'accum@lateur 12. - Suivant une autre variante (fig. 5), l'alimentation 13 du réservoir accumulateur est assurée à l'aide d'une soupape de pré lèvement 29 fixée sur la chambre de combustion 7, ou sur un compresseur auxiliaire, et manoeuvrée d'une part par une cane 30 qui @est i*tai ltarbre à cames du moteur et d'autre part par son ressort antagoniste 31. La came peut être à position variable grâc@@ aux rafnares obliques situées sur l'arbre à cames 32 et la c@me 30, la c@me se trouv@@t p@@ssée par l'action des paramètres de @églage 33 agissant par l'intermédiaire d'une butée 34, la ca me étant repoussée par le ressort antagoniste 35. Le @onctionnement du moteur est alors le suivant : Après @erme t@re de la soupape d'admission 4, le piston 2 commence sa course de compression et l'air est alors concentré progressivement dans la chambre de combustion 7. Lorsque la pres si@n maximale souhaitée est atteinte, et fixée grâce à la pression régnant dans le volume mort de l'accumulateur 12 avant le point mort haut, la pression de compression exerce de bas @@ haut sur la soupape 8 un effort supérieur à celui exercé de haut en bas sur la même soupape par l'air de l'accumulateur. La soupape 8 se lève alors. Au mement choisi, l'injecteur de combustible injecte le combustible, ou la bougie d'allumage déclenche l'étincelle, et @@@@s @@ @éla@ d@allumage au voisinage du point mort haut, la com @@@tion commence. La pression dans la chambre de combustion 7 aug mente, mais, immédiatement, l'effort exercé sur la soupape de bas en @@@t augmente, et cette soupape, déjà préalablement en vitesse ascensionnelle, accélère son mouvement, augmentant ainsi le volume de la chambre de combustion.Il s'en-suit une régulation de la pression de c@mbustion. Lorsque le piston redescend vers le point mort bas, en augmentont à son tour le volume de la chambre de combustion, la soupape redescend, compensant cette augment@tion de volume et maintenant ainsi plus l@ngtemps des @@@ditions de pression et température favorables à la combustion et l'effort moteur sur le piston. A partir de la pression de tarage c@oisie, la soupape retombe sur son siège et redevient complètement étanche, isolant ai@si l'air sous pression de l'accumulateur 12. Vers la fin de la redescente, l'amortisseur 15 de la soupape entre dans son cylindre 16 et ralentit sensiblement la vitesse de la soupape avant que celleci att@igne son siège. Il faut noter que la soupape, au cours de son mouvement, a malgré tout un certain jeu de fonctlonnement. Mais cela n'est pas préjudiciable au fonctionnement, étant donné qu'une faible différence de pression existe entre les deux faces de la soupape. L'alimentation de l'accumulateur 12 peut se faire différemment suivant le dispositif employé. Dans le cas do la fig. 3, le circuit d'air 22 peut être établi avant le démarrage du moteur, ee qui permet de démarrer dans les conditions normales dès le premier tour. Dans le cas de la fig. 4, dès le démarrage du moteur la chambre de combustion 7, ou le compresseur auxiliaire, alimentent l'orifice 24 qui reste en communication avec l'alimentation 13 de l'accumulateur 12 tant que la pression régnant dans ceU accumula- teur et agissant sur le piston 23 contre le ressort antagonista 25 ne repousse pas ce piston 23. Dès que la pression dans l'accumulateur 12 est suffisante, le piston 23 est repoussé vers le bas, et 1 g@rge 27 s'efface, coupant la communication entre 24 et 13. Le dispositif permet ainsi de charger l'accumulateur 12 à travers le clapet non retour 2Ç cependant que l'accumulateur peut se décharger légèrement par les fuites de la soupape 8. Toute action des peramatres de régulation 26, introduit donc une modulation de la pression de l'accumulateur 12. Dans la fig, 5, dès le démarrage du moteur, la soupape de prélèvement établit la communication entre l'accumulateur 12 et la chambre de combustion 7 ou le compresseur auxiliaire pour un angle de vilebrequin choisi. On charge donc l'accumulateur avec la pression régnant dans la chambre de combustion, ou le compresseur auxiliaire, à ce moment là. Etant donné que l'arbre à cames introduit une différence en- tre la course de compression et de détente, on peut charger l'accumulateur 12 avec de l'air pur comprimé, ce qui n'est pes l@ cas avec la solution de la figure 4. Dès que la pression dans l'accumulateur 12 correspond à celle rognant dans la chambre de corbustion 7 ou le compresseur auxiliaire à l'angle choisi, le transfert s'arrête. Toute action de paramètres de régulation 33 introduisant une variation de l'angle de prélèvement permet de faire varier la pression de l'accumulateur, donc la pression maximale de combustion. On peut voir sur la fig. 5 les lois de pression respectives 36 et 37 ainsi obtenues avec un moteur suralimenté et un moteur à aspiration naturelle, ainsi que la loi correspondante 38 de le vées de soupapes @t la loi 39 de levées d'injection ou d'allumage. L'axe horizontal 40 représente la position angulaire du vilebrequin entre le le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB) de levée de s@upapes correspondantes et les lois d'injection ou d'allumage. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de maintenir constante au cours d'un @@@le la pr@@sion de combustion d'un moteur à combustion interne, @@@@@térisé @n ce qu'il comprend au moins une soupape dont la tête coulisse avec un jeu très réduit dans un alésage qui débouche @@@@ @@ chambre de combustion, cette soupape étant en liaison avec des moy@@s de rappel élastiques pour créer une force antagflniste agis@ant en sens contraire des forces de pression de la chambre de combustion sur le coulissement axial de ladite soupape. 20 Dispositif suiv@nt 1 revendication 1, caractérisé eu ce que l'alésage dans lequel coulisse la soupape débouche, à l'opposé de la chambre a combustion, dans un accumulateur dont le vo- lume optimal est déterminé par le calcul et qui est rempli d'air domprimé è une pression choisie définis@ant la pression maximale de combustion. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression d'air dans l'accumulateur est maintenue cons@ @te, p@r e@emple à l'aide d'un cir@@it classique d'air comprimé muni d'un manomètre détendeur. 4. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression de l'air dans l'accumulateur est réglée grâce à un dispositif tenant compte des paramètres de fonctionnement du moteur. 5. Dispositif suivant la revendication ', caractérisé an ce qu'une canalis@tion d'alimentation s'ouvre à l'intérieur d@ la chambre de combustion pour alimenter l'accumulateur par linter- médiaire du dispositif de régulation. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aiésage qui débouche dans la chambre de comb@@tion est solidaire d'un siège qui est obture par la soupape pour fermer hermétiquement l'alésage lorsque la pression de la chambre de combustion est inférieure à une valeur. prédéterminée. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé ex ce que la tige de la soupape est si- tuée du côté de l'accumulateur, si bien qu'elle reste à l'abri des gaz chaud@ de la ch@@bre de combustion. 8. Dispositif @@iv@nt l'un@ que@conque des revendications @@éc@@@nt@@, @@@@@t@@i@é en @@ que @@ @oupape est en liaison av@c un amortisseur comp@@nant un piston soli@aire de sa @ige et sus ceptible d'obturer, une chembre contenant une quantité dosée d'huile en s'engageant evec un faible jeu dans un alésage déli mitant cette chambre, l'ensemble étant prévu de façon que cette obturation s'effectue dès que la soupape approche de s@ positio de repos. 9, Dispositif suivant itune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il équipe un moteur Diesel dont l'injecteur de combustible est prévu dans la chambre de combus tion. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caraetérisé en ce qu'il équipe un moteur à carburation ou à injection d'essence dont la bougie d'allumage est prévue dans la chambre de combustion.