Brevet FR2673680A1 — publié le 19920911

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'améliorer l'extraction des gaz brûlés dans un moteur à combustion interne à quatre temps, lors d'une phase comprise entre l'échappement des gaz brûlés et l'admission. Le moteur à combustion interne auquel est appliquée de façon préférentielle l'invention comporte notamment une chambre de combustion munie d'au moins une soupape d'admission, d'au moins deux soupapes distinctes d'échappement des gaz brûlés, chaque soupape d'échappement étant reliée à un conduit d'échappement. La qualité du remplissage en gaz frais de la chambre de combustion dans un moteur du type précité, est dépendante du "croisement des soupapes", c'est-à-dire du balayage des gaz brûlés dans la chambre de combustion. Par ailleurs, pour optimiser le remplissage de la chambre de combustion, il est notamment souhaitable que celle-ci soit remplie, au moment de la combustion, d'un maximum de gaz frais. Pour ce faire, il faut donc que les gaz brûlés aient auparavent été éliminés de la chambre de combustion dans une proportion aussi grande que possible. L'homme de métier a déjà proposé de nombreuses solutions destinées à améliorer l'échappement des gaz de combustion. Plusieurs conceptions consistent, afin d'attirer les gaz brûlés hors de la chambre de combustion, à créer une dépression ou un vide partiel au niveau des tuyaux d'échappement des moteurs. Ainsi, le document US-A-4.339.918, divulgue un dispositif fixé à l'extrémité du tuyau d'échappement et constitué d'ailettes spiralées destinées à créer un mouvement tourbillonnaire pour les gaz d'échappement afin d'accélérer leur évacuation. Il est encore connu de combiner les pressions des gaz d'échappement issus de plusieurs cylindres différents pour créer des dépressions à l'échappement à certains moments du cycle de fonctionnement du moteur. Les documents FR-2.619.854, GB-2.225.386 ou encore DE-C2-3.822.669 montrent de tels exemples de réalisation. Cependant, les dispositifs divulgués par cet art antérieur présentent une efficacité relative puisqu'ils créent une dépression à une certaine distance de chaque chambre de combustion. De plus, pour certains d'entre eux, des dispositifs additionnels tels que des hélices, des clapets... sont nécessaires, d'où il résulte un surcoût de fabrication mais aussi un accroissement de la contre-pression et du bruit à l'échappement. Enfin, des problèmes de fiabilité sont à envisager lorsque des combinaisons de pressions issues de cylindres différents sont utilisées dans la mesure où ces procédés reposent sur le bon fonctionnement simultané de plusieurs cylindres. La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus et à permettre d'améliorer l'extraction des gaz brûlés hors de la chambre de combustion, de façon simple et efficace. Ces buts sont atteints grâce à un dispositif faisant partie d'un moteur à combustion interne du type défini en tête de la description, selon lequel, conformément à l'invention, l'un au moins des conduits d'échappement ou premier conduit débouche dans un deuxième conduit d'échappement en une zone située à l'intérieur dudit deuxième conduit, une dépression étant créée à certains moments du cycle-moteur dans ladite zone de jonction afin de favoriser l'extraction hors de la chambre de combustion des gaz brûlés. Selon l'invention, le premier et le deuxième conduits pourront avoir des longueurs différentes. De façon caractéristique, la zone de dépression est située sensiblement à proximité des soupapes d'échappement de la chambre de combustion. Avantageusement le deuxième conduit présente au niveau de ladite zone de jonction une section élargie. L'invention concerne également un procédé destiné à améliorer l'extraction des gaz brûlés dans un moteur à combustion interne à quatre temps du type défini ci-avant. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à créer, à certains moments du cycle moteur, une dépression dans une zone située à l'intérieur d'un deuxième conduit d'échappement, où débouche au moins un premier conduit d'échappement issu de la chambre de combustion. De façon avantageuse, la dépression est créée par l'ouverture successive de la soupape d'échappement associée au deuxième conduit d'échappement et de la soupape d'échappement associée au premier conduit d'échappement. Préférentiellement, la dépression pourra être améliorée en prévoyant des longueurs différentes pour le premier et le deuxième conduit d'échappement. Ainsi, l'aspiration créée dans la zone de jonction des deux conduits, agit directement et donc efficacement sur les gaz brûlés de la chambre de combustion. De ce fait, un meilleur remplissage de la chambre en gaz frais peut être réalisé d'ou une augmentation de la puissance du moteur. D'autre part, le fait que l'aspiration ne soit pas dépendante du balayage dans plusieurs cylindres mais dans un seul, simplifie et rend plus fiable l'extraction des gaz. De plus, aucun moyen additionnel n'étant prévu par ailleurs, l'invention est d'une mise en oeuvre simple et fiable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif en référence aux dessins annexés, selon lesquels - la figure 1 représente une coupe transversale simplifiée d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre une coupe transversale simplifiée d'un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est un diagramme relatif à un cycle échappement admission obtenu selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention vont maintenant être décrits. Comme le montre la figure 1, la chambre de combustion 1 d'un moteur selon l'invention comporte au moins une soupape d'admission 2 et au moins deux soupapes d'échappement 31, 32. Deux soupapes d'admission 2 seront prévues de façon préférentielle afin d'assurer un mouvement optimal des gaz au plan de la combustion. A partir de chacune des soupapes d'échappement 31, 32, un conduit 4, 5 est prévu. Selon l'invention, l'un des conduits (ou premier conduit) 4 débouche par son extrémité libre 41 à l'intérieur du deuxième conduit d'échappement 5, sensiblement coaxialement. La zone de jonction 7 des deux conduits est située de préférence non loin des lumières d'échappement 31, 32 pour des raisons qui seront évoquées ci-après. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, tel que représenté sur la figure 1, le deuxième conduit 5 présente entre l'endroit 32 où il prend naissance et la zone de jonction 7, une longueur inférieure au premier conduit. Le rapport de ces longueurs peut être par exemple de l'ordre de 0,75. Par ailleurs, le deuxième conduit 5 peut présenter au niveau de l'extrémité libre 41 du premier conduit une section élargie de sorte qu'un espace annulaire 6 est créé sensiblement entre l'extrémité 41 et le deuxième conduit 5. En aval de la zone de jonction 7, la section 8 du deuxième conduit sera de préférence sensiblement identique à sa section au niveau de la lumière d'échappement. Toutefois, cette réduction de section n'est pas indispensable à l'invention. Sans sortir du cadre de l'invention, le premier conduit 4 peut, comme représenté sur la figure 2, présenter une longueur inférieure au deuxième conduit 5. La longueur doit ici être comprise comme la distance mesurée sur l'axe entre le point de départ de chaque conduit au niveau de chaque soupape, et ladite zone de jonction 7. La zone de jonction 7 des deux conduits sera située, préférentiellement, non loin des lumières d'échappement 31, 32. Le premier conduit 4 peut déboucher par son extrémité libre 41, soit coaxialement, soit tangentiellement dans le deuxième conduit 5. Le fonctionnement du moteur à quatre temps auquel est appliquée l'invention va maintenant être décrit en relation avec la figure 3. Une partie du cycle moteur comprenant la phase d'échappement des gaz brûlés et la phase d'admission des gaz frais, correspondant sensiblement à un demi-cycle moteur va être expliqué en détail grâce à cette figure. La partie complémentaire du cycle, c'est-à-dire celle comprise entre la fin de l'admission et le début de l'échappement n'est pas représentée par ce diagramme. Le début de l'échappement des gaz brûlés est situé au point OE1, juste avant le point mort bas, lorsque la soupape 32 s'ouvre. Puis, selon l'invention, l'ouverture de la soupape d'échappement 31 a lieu : c'est le point OE2 du diagramme situé par o exemple sensiblement à 45 de rotation du vilebrequin après le point mort bas. Ainsi, le décalage angulaire entre l'ouverture de la première soupape d'échappement et de la seconde est dans ce cas supérieur à 450. D'une façon générale, ce décalage pourra être compris entre quelques degrés et 1000 et de préférence voisin de 900. Il se produit donc à partir de cet instant un effet Venturi, essentiellement dans la zone de jonction 7 décrite ci-avant. Cette dépression favorise bien entendu l'échappement des gaz brûlés. L'effet Venturi (ou d'aspiration) est encore amélioré par le fait que les deux conduits ne présentent pas, entre leur point de départ et la zone de jonction, une longueur identique. Cette différence de longueur est un deuxième paramètre qui permet d'intervenir sur le temps de propagation de l'onde de dépression et donc d'augmenter l'effet Venturi. L'échappement des gaz favorisé par cet effet venturi se produit à travers les deux soupapes 31, 32, jusqu'au point FE1 du diagramme qui correspond à la fermeture du premier conduit 32 par tout moyen connu en soi. L'essentiel des gaz brûlés étant à cet instant évacué, l'admission de gaz frais (ou de mélange carburé) peut commencer, ceci grâce à l'ouverture des lumières d'admission (point OA du diagramme) juste avant que le piston n'atteigne le point mort haut PMH. Les gaz frais et brûlés peuvent encore s'échapper (croisement) par l'ouverture d'échappement 31 et le conduit associé 4 jusqu'à ce que le piston atteigne quelques degrés de rotation vilebrequin après le point mort haut PMH : point FE2 du diagramme. On est dans la phase de pleine admission, entre les points FE2 et OE1 du diagramme puisque seules la ou les soupapes d'admission 2 sont découvertes pendant cette phase. Un décalage angulaire de l'ordre de 500 peut être choisi entre la fermeture de la première soupape (point FE1) et la fermeture de la seconde soupape (point FE2). La suite du cycle moteur, non représentée par le diagramme de la figure 3, consiste de façon classique, en une compression des gaz frais pendant la remontée du piston 8, les soupapes d'admission étant fermées ; puis, l'allumage a lieu suivi de la détente qui se termine sensiblement au moment ou s'ouvre la première soupape d'échappement 32. Dans cet exemple, les instants de fermetures des soupapes d'échappement 31 et 32 encadrent l'instant d'ouverture de la ou des soupapes d'admission. On ne sortira pas du cadre de la présente invention si l'instant d'ouverture de la ou des soupapes d'admission précède celui des soupapes d'échappement. Il ressort de ce qui précède que la dépression créée selon l'invention au niveau de la zone de jonction 7 par l'ouverture successive de la soupape d'échappement 32 puis de l'ouverture d'échappement 31, améliore considérablement l'échappement des gaz brûlés et par voie de conséquence, implique un meilleur remplissage de la chambre en gaz frais, d'où une amélioration de la puissance du moteur. De plus, l'invention ne nécessite que des modifications mineures du moteur et ne prévoit aucun système additionnel. Diverses modifications et/ou adjonctions peuvent être apportées par l'homme de métier au procédé et au dispositif qui viennent d'être décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Dispositif destiné à améliorer l'extraction des gaz brûlés dans un moteur à combustion interne à quatre temps comportant notamment une chambre de combustion (1) munie d'au moins une soupape d'admission (2), d'au moins deux soupapes (31, 32) distinctes d'échappement des gaz brûlés, chaque soupape d'échappement étant reliée à un conduit d'échappement (4, 5), caractérisé en ce que l'un au moins des conduits d'échappement (4) (ou premier conduit) débouche dans un deuxième conduit d'échappement (5) en une zone (7) située à l'intérieur dudit deuxième conduit, une dépression étant créée à certains moments du cycle-moteur dans ladite zone de jonction (7) afin de favoriser l'extraction hors de la chambre de combustion des gaz brûlés. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le (ou les) premier et le (ou les) deuxième conduits présentent des longueurs différentes, mesurées entre la soupape d'échappement et ladite zone de jonction (7). 3. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite zone de dépression (7) est située sensiblement à proximité desdites soupapes (31, 32) d'échappement de la chambre de combustion. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième conduit (5) présente au niveau de ladite zone de jonction une section élargie (6). 5. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier conduit (4) et ledit deuxième conduit (5) sont coaxiaux au niveau de ladite zone de dépression (7). 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier conduit (4) débouche tangentiellement au niveau du deuxième conduit (5). 7. - Procédé destiné à améliorer l'extraction des gaz brûlés dans un moteur interne à quatre temps comportant notamment une chambre de combustion (1) munie d'au moins une soupape d'admission (2), d'au moins deux soupapes (31, 32) distinctes d'échappement des gaz brûlés, chaque soupape d'échappement étant reliée à un conduit d'échappement (4, 5), caractérisé en ce qu'il consiste à créer sensiblement au début de l'échappement une dépression dans une zone située à l'intérieur d'un deuxième conduit d'échappement (4), où débouche un premier conduit d'échappement (5). 8. - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite dépression est créée par l'ouverture successive de la soupape d'échappement (32) associée au deuxième conduit d'échappement (5) et de la soupape d'échappement (31) associée au premier conduit d'échappement. 9. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite dépression est créée au plus près de la chambre de combustion. 10. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite dépression a lieu au cours de la partie du cycle de fonctionnement du moteur comprise entre le début de l'échappement et le début de l'admission. 11. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir des longueurs différentes pour au moins ledit premier et ledit deuxième conduit, lesdites longueurs étant mesurées entre la soupape d'échappement associée à chaque conduit et ladite zone de jonction (7).