Brevet FR2355997A1 — publié le 19780120

La présente invention concerne un système de distribution d'admission et d'echappeient pour un moteur à combustion interne, et en particulier pour un moteur Diesel suralimenté. Tous les moteurs alternatifs à combustion interne actuels sont équipés d'un circuit de fluide actif qui comprend une admission allant jusqu'à la soupape d'admission et d'un circuit d'échappement qui commence à la soupape d'échappement. Le moteur est, de ce fait, monté en série sur le circuit de fluide actif Il résulte de cette situation les conséquences suivantes - Le circuit passant par le moteur lui-meme est établi d'une façon exacte pendant la période d'admission et de balayage c'està-dite pendant une durée prédéterminée. L'adaptation du débit de la turbosoufflante de suralimentation au moteur est donc limitée, et peut poser des problèmes en haute suralimentation. - La soupape d'échappement traite essentiellement des gaz brfl lés à haute température et attelant donc elle-meme une tempétature élevée favorisant les corrosions et les fissurations thermiques. La présente invention a pour but de réaliser un système de distribution qui évite ces inconvénients. Un système de distribution suivant l'invention, pour la distribution de l'air frais et des gaz brillés dans un moteur alternatif, est caractérisé en ce que le flux de fluide actif est en parallèle, et non en série, avec le moteur, et est relié à celui-ci par une seule soupape de communication0 Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque cylindre est équipé d'une seule soupape de communication permettant successive ent l'évacuation des gaz brûlés et d'admission d'air frais. Suivant une varactéristique supplémentaire de l'invention, le moteur est un moteur Diesel suralimenté par l'intermédiaire d'une turbosoufflante. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le flux de la turbosoufflante est suffisammen puissant pour éviter que les gaz brûlés ne retournent en amont. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, un c1-tde non retour est placé sur le circait exterie , en amont de la soupape de communication, pour éviter le retour des gaz brûlés; Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, une soupape de distribution, située an avant de la soupape de communication, et-commandée de façon à contrtler le flux d'air de la turbosoufflante, permetdtéviter le retour des gaz brillés. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une section axiale schématiqui d'un cylindre de moteur classique. - Figure 2 est une section axiale schématique d'un cylindre de moteur équipé d'un système de distribution suivant l'invention, avec une soupape de communication et un clapet de non retour. - Figure 3 est une section axiale schématique d'un cylindre de moteur équipé d'un système de distribution suivant l'invention, avec une soupape de communication et une soupape de distribution commande. - Figure 4 est une vue schématique montrant le système de distribution représenté sur la figure 3 adapté à un moteur fortement suralimenté. on a représenté sur la figure 1 un moteur de type classique, aveE un piston 1 monté sur un embiellage 2 pour se déplacer à l'intérieur d'un cylindre 3. Le cylindre 3 est surmonté par une culasse 4 qui contient une chapelle d'admission 5 commandée par une soupape 6 et une chapelle d'échappement 7 commandée par une soupape 8. Dans un moteur équipé suivant l'invention (figure 2), la culasse 9 contient un collecteur d'admission 10 et un collecteur d'échappement 11 directement reliés l'un à l'autre par l'intermé- diaire d'un simple clapet de non retour 12. Le collecteur d'échapu pement lipeut comnuniquer avec le cylindre grtce à une soupape de communication 13 commandée par un arbre à cames non représenté Le fonctionnement est le Suivant. Dès que le piston-est en phase de fin de détente, au point mort bas, la soupape de communication 13 ouvre, et les gaz peuvent être refoulés dans le collecteur d'échappement 11. Le clapet 12 leseêche de remonter en amont dan le collecteur d'admission 10. Ala fin de la phase d'échappement, lorsque le piston 1 est au point ort haut,les gaz d'échappement ont cessé de mettre le collecteur 11 en surpression, si bien que le clapet 12 s'ouvre pour laisser passer l'air provenait de la soufflante de suralimentation. Lorsque le piston 1 redescend; il peut ainsi aspirer de l'air pur venant du collecteur d'admission 10. En mame temps cet air pur refoule devant lui dans le collecteur d'échappement 11 le -gaz brillés Quand le piston arrive au point mort bas, la soupape de com- munication 13 se referme.Le cycle comprenant la compression, la combustion et lu détente s'effectue alors dans le cylindre de fa çon classique pendant que le clapet 12 laisse le passage à l'ex- ces:d'air de suralimantation se digeant vers la turbine en retour, comme on le verra plus loin0 La figure 3 montre un moteur comprenant exactement les me- mes éléments que celui de 1 ligure 2, à la seule différence du clapet de non retour 12, quiest supprimé et remplacé par une soupape d'admission 14 commandée par l'arbre à cames non représenté. Le fonctionnement reste sensiblement le même, mais la soupape de distribution ou d'admission 14 s'ouvre de façon commandée un peu avant le point mort haut de fin d'échappement pour ;viter la réaspiration de gaz brillés. La soupape 14 se referme soit en mame temps que la soupape 13, soit après pour laisser passer un éventuel excès d'air. La figure 4 représente le moteur de la figure 3 associe à ensemble de turbo suralimentation à haute pression à deux étages, avec un compresseur à basse pression 15 entraîné pr une turbine à basse pression 16, et un compresseur à haute pression 17 entratné pr une turbin à haute pression 18. Des dispositifs intermédiaires 19 et 20 assurent la réfrigération de l'air. Le fonctionnement reste toujours sensiblement le même mais la soupape 14 s'ouvre avec un certain retard au démarrage du moteur, ce qui a pour effet de faire volontairement réaspirer au moteur des gaz brtlés, et d1échauffer l'air dans le cylindre en permettant l'allumage meme avec le faible taux de compression ilisé dans les moteurs suralimentés. Des que le moteur a démarré, l'ouverture de la soupape 14 est de nouveau réglée normalement pour éviter le recyclage des gaz brillés. On peut également maintenir le retard à la fermeture de la soupape 14 pendant les périodes de ralenti. On obtient ainsi une combustion pluq douce, puisque le cycle s'effectue à plus haute température avec des délais d'allumage réduits. Le système de distribution suivant l'invention, comporte notamment les avantages suivants - on peut adapter de façon idéale les caractériqtiques des turbosoufflantes au moteur, c'est-à-dire les lois de débit en fonction de la pression. il suffit pour cela de régler le point de fermeture de la soupape 14.-Le fonctionnement du moteur n'en est nullement alterne. - La soupape de communication 13 est successivement balayée par les gaz chauds d'échappement, puis par l'air fraisa d'admis- sion. Elle est donc très bien refroidie, et elle cesse de devenir un organe fragile facilement détérioré. - La culasee est une construction plus simplc, puisqu'elle ne comporte plus qu'une soupape par cylindre au lieu de deux. La soupape 14 relativement éloignée du cylindre, ne pose pas de problèmes de positionnement, ou d'encombrement REVENDICATIONS 1. Système pour la distribution de l'air frais et des gaz brillés dans un moteur alternatif, caractérisé en ce que le fîni de fluide actif est en parallèle, et non en série, avec le cylindre, et est relié à celui-ci par une seule soupape de communication. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur un moteur du type Diesel suralimenté. 3. Système suivant l'une quelconque des rovendications 1 et 2, caractérisé en ce que le flux d'air d'admission est suffisamment puissant pour éviter le retour des gaz brillés dans le circuit d'admission. 4. Système suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que la culasse comporte, en regard de chaque cylindre, d'une part un collecteur d'échappement qui s'étend au-dessus dudit cylindre avec lequel il est susceptible de communiquer par l'intermédiaire de la soupape de comtaunica- tion, et d'autre part un collecteur d'admission, alimenté en air par le turbocompresseur de suralimentation, et débouchant dans le collecteur d'échappement par l'intermédiaire d'un organe obi turateur. 5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe obturateur par l'intermédiaire duquel le collecteur d'admission communique avec le collecteur d'échappgnent est situé à distance de la soupape de communication et en amont de la dite soupape par r P-ort au circuit des gaz d'échappement. 6. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le retour des gaz brtlés dans le circuit d'admission est assuré par l'intermédiaire d'un organe obturateat constitué par un simple clapet de non retour 7. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le retour des gaz brélés dans le circuit d'admission esr assuré par l'intermédiaire d'un organe obturateur constitué par une soupape commandée placée sur le circuit d'admision. 8. Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les points d'ouverture et de fermeture de la soupape placée sur le circuit extérieur sont réglables pour permettre l'optimisation des conditions de fonctionnement.