Brevet FR2695680A1 — publié le 19940318

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne et en particulier un moteur à combustion interne a' quatre temps adapté pour fonctionner aussi bien dans les bas regimes que dans les hauts régimes. Diverses solutions ont été recherchées afin d'améliorer la souplesse des moteurs aux bas et hauts régimes ainsi que leurs performances. Il existe des solutions a ces problèmes chez certains constructeurs: - Variation de la levée des soupapes." REV HONDA"( marque déposée) - Dédoublement conduit d'admission (un pour les bas régimes, les deux pour les hauts régimes)." YDIS YAMAHA:"( marque déposée) - Bonbonne tampon a' dmission pour réserve de gaz. " IICS YAMAHA"(marque déposée) - Variation de la levée et du diagramme. VTEC HONDA"(marque deposée) - Variation du croisement entre cames. RFVC HONDA"(marque déposée) IndIviduellement, ces techniques n'apportent pas les résultats attendus. De ce fait l'objectif de cette invention est de concilier les diverses techniques proposées actuellement et d'apporter des solutions complémentaires. L'etat actuel de la technique a permis l'augmentation des régimes moteur ; L'application de l'invention sur des moteurs de série apporte un gain a' tous les niveaux sans apporter de faiblesses a la longévité des moteurs. L'objet de l'invention est donc un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre dans lequel la came d'échappement commandant la soupape d'échappement des gaz brûlés est une came variable en fonction du régime du moteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit faite en référence à la figure unique représentant un cylindre de moteur à combustion interne selon le mode de réalisation préféré de l'invention. En référence a' la figure unique, un moteur à combustion interne selon l'invention comprend un clapet (1) anti-retour, un arbre à cames universel à l'admission (2) et un arbre à cames à levée et diagramme variables à l'échappe ment (3) qui possède plusieurs profils différents (exemple V.E.T.E.C. Honda), le piston (4). Le calage et les lois de levée des soupapes d'admission et d'échappement font l'objet de compromis entre différents impératifs. Une recherche de performances maximales supposera un compromis entre un couple à bas régime et une puissance maximale à haut régime. Le principe met en évidence l'automaticité des temps de remplissage du moteur à tous les régimes. I- Moteur à combustion interne du type quatres temps fonctionnant aussi bien dans les bas régimes que dans les hauts régimes1 comprenant au moins un cylindre (5) comportant une soupape d'admission (ó) du mélange combustible commandée par une soupape d'admission(6) et par une soupape d'échappement (7) des gaz brulés commandée par une came d'échappement (3); ledit moteur étant caractérisé en ce que ladite soupape d'admission est précédée d'un clapet (1) dans le conduit d'admission du mélange combustible qui sert d'anti-retour du mélange combustible au moment de la contre-préssion correspondant au retard à la fermeture admission (R.F.A.) et ladite came d'échappement est une came variable en fonction du régime moteur; ce système permet de passer d'une came a une autre donc de changer de profil, le moteur etant en fonctionnement (esemple:Y.B.T.E.C. Honda) Fonctionnement: P.ME. I) Piston (4) descendant crée la dépression. Soupape d'admission ouverte à A.O.A. exemple 60par came (2). Clapet (I) s'ouvre dés que la dépression est suffisante. Possible de A.O.A.: 600 à valeur X. 2) Remplissage. P.M.B. piston (4) monte. Clapet (I) se ferme à la contre préssion valeur Y. Soupape admission se ferme. R.F.A. 90" came (2). 3) Compression. Allumage. P.M.H. piston (4) descend. 4) Détente. Soupape d'échappement s'ouvre à A.O.E. qui est possible par exemple de 400 à 900 par came (3). 5) Echappement. P.M.B. piston (4) remonte 6) A.O.A. 600.came (2) Clapet (1) s'ouvre à valeur Z P.M.H. R.F.E. variable de 100 à 60 par exemple.par came (3) Les valeurs X, Y, Z sont liées : au régime, aux vitesses de gaz, au balayage, aux pressions et contre-préssions, a la température des gaz, et à la position papillon, etc... Les différents éléments du moteur selon l'invention sont définis de la façon suivante: 1) clapet (1). appliqué au moteur quatre temps permet de laisser passer les gaz d'admission uniquement dans un seul sens, mais dans ce système il sert à modifier le croisement et permet d'uliliser une came d'admission à profil type. 2) came d'admission type (2). cette came est taillée pour obtenir une forte levée entre 8 et 12 mm et des temps d'ouverture important (exemple Avance Ouverture Admission (A.O.A.) 60 degrés Retard Fermeture Admission (R.F.A.) 90 degrés). Ce diagramme étant appliqué à des moteurs poussés donnant de la puissance à haut régime (ces valeurs peuvent être modifiées si besoin). Explication: la soupape d'admission ayant un temps d'ouverture très long exemple 330 degrés c'est le clapet qui réagira aux premières dépressions. La soupape d'admission ne servant plus qu'à la fermeture pour compression et détente. 3) Came d'échappement variable (3). Actuellement la plupart des construteurs en ont breveté. Dans le système combiné cette came va aider encore au remplissage. a) Variation de levée qui procure un frein à l'échappement. b) Economie. c) Variation du diagramme. Nous pouvons passer d'un diagramme normal appliqué aux moteurs de série à un diagramme plus "croisé" appliqué aux moteurs poussés, exemple : passage de R.F.E. 100 à 600 A.O.E. 40 à 90" Le résultat de la combinaison des éléments ci-dessus est: i) Une bonne énergie cinétique dans la veine gazeuse. 2) Clapet enlevant toute possibilitées de contre préssion. 3) Came d'admission type; le diagramme réel étant régi par le clapet et par le diagramme variable de l'échappement. 4) Croisement réel variable. On obtient ainsi un moteur économique, puissant (les croisements importants permettent un gain de puissance à haut régime), élastique (dans les bas et moyens régimes). Ainsi les gaz d'admission dans le moteur pénètrent en fonction de la dépression créée par le piston (4) en phase descendante, par la dépression créée par l'échappement (balayage) et par la vitesse des gaz d'admission (énergie cinétique de la veine gazeuse). Ces temps sont très difficiles à calculer et sont différents avec le régime moteur. Le système de l'invention laisse donc le moteur se remplir au maximum de ses possibilités. Nous pouvons maintenant appliquer des diagrammes de distribution d'échappement sans avoir à toucher à l'admission. De ce fait il résulte une modification de tous les paramètres de distribution d'un moteur à combustion interne, suivant le régime de rotation pour obtenir de meilleurs compromis. Cette chaine cinématique dans l'ensemble crée un moteur ayant toutes les qualités d'un régime à un autre (couple, puissance, économie, pollution, etc En conséquence les lois pratiques à bas régimes sont appliquées: 1- Clapet = Anti-retour. 2- Came d'admission = temps Admission suivant besoin. 3- Came d'échappement = Faible croisement. 4- Piston = Créé la dépression A haut régime les grands croisements de soupapes existant, les temps d'ouverture des soupapes tendent à leur maximum : le moteur devient puissant. Ces quatre éléments contribuent à une augmentation du couple à bas régime tout en conservant une puissance a haut régime largement suffisante, et ce malgrés la perte de charge qui incombe au clapet, compensée par les nouveaux diagrammes possibles. Tout moteur à quatre temps équipé de cette combinaison d'éléments permet d'obtenir: ~ Puissance ~ Meilleur couple ~ Economie de carburant ~ Meilleure élasticité ~ Meilleur remplissage à tous les régimes 1 - Suivant le régime du moteur, trois facteurs éssentiels varient également a) - Dépression créée par le piston descendant. b) - Vitesse des gaz dans le conduit d'admission. c) - Dépression créée par les gaz d'échappement. Au croisement. Un exemple concret de l'importance des croisements d'arbres à cames est donné ci-dessous de façon à mettre en évidence les avantages de l'invention. comparaisons "revue technique automobile" moteur"Renault 5 alpines "R5"moteur 1300 cylindrées pratiquement égales 1397 pour 1289 levée aux soupapes 7'4 egales soupapes plus grandes sur 5 alpine":34,5 pour 30,3 38,5 pour 33,5 diagrammes: AOA 30 RFA 72 AOA 22 RFA 62 RFE 30 AOE72 RFE 25 AOE65 Comparaison des couples: 11,8 à 4000 trs/mn 9,6 à 3500 trs/mn Puissances: 93 cv à 6400 trslmn 67 cv à 6000 trs/mn Le moteur "renault 1400" Couple: 10,3 à 3000 trs/mn Puissance 58,5 cv a 5000 trs/mn Nous pouvons remarquer que dans des moteurs peu croisés le couple maxi est a plus bas régime et guère inférieur, moins de puissance mais meilleure élasticité. Par extension aux moteurs poussés où l'on recherche le plus de levée aux soupapes, un croisement important, de grandes soupapes ou 4 soupapes par cylindre. Mais par contre le couple maximum se trouve à plus haut régime. Les croisements importants vident les gaz frais à l'échappement Le caractère du moteur devient pointu, la pollution et consommation s'en ressentent. Il y à perte de souplesse et d'élasticité. Le système combiné ici décrit apporte donc une solution à tous ces problèmes. synthèse. Le système de l'invention permet d'avoir les avoir les avantages par exemple du moteur"R5 1300,ainsi que celui du moteur R5 alpine, tout en passant par une progression changeant les critères en fonction du régime, obtenant ainsi divers caractères de moteurs:d'un petit moteur a un moteur poussé et ceci progressivement. le remplissage étant optimise a tous les régimes. Bien entendu le moteur selon l'invention peut être aussi bien un moteur à quatres temps qu'un moteur à deux temps, bien qu'il est préférable d'utiliser un moteur a quatres temps. En outre, il peut comporter un nombre variable de cylindres, le nombre de quatres cylindres étant préférable. Le moteur peut être de type à essence, diesel ou de tout autre type utilisant un mélange combustible. REVENDICATIONS 1- Moteur à combustion interne du type quatres temps fonctionnant aussi bien dans les bas régimes que dans les hauts régimes, comprenant au moins un cylindre (5) comportant une soupape d'admission (6) du mélange combustible commandée par une soupape d'admission(6) et par une soupape d'échappement (7) des gaz brulés commandée par une came d'échappement (3); ledit moteur étant caractérisé en ce que ladite soupape d'admission est précédée d'un clapet (1) dans le conduit d'admission du mélange combustible qui sert d'anti-retour du mélange combustible au moment de la contre-préssion correspondant au retard à la fermeture admission (R.F.A.) et ladite came d'échappement est une came variable en fonction du régime moteur. 2- Moteur selon la revendication t caractérisé en ce que ladite came d'echappement (3) présente sur le cycle de fonctionnement une avance a l'ouverture échappement (A.O.E.) comprise entre 40 et 90" et un retard à la fermeture échappement (R.F.E.) compris entre 10 et 600, lorsque le moteur passe d'un bas régime à un haut régime 3- Moteur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit clapet (1) sert d'anti-retour du mélange combustible au moment de la contre-pression correspondant au retard à la fermeture admission (R.F.A.). 4- Moteur selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que ladite came 8'admission (2) a un profil permettant a ladite soupape d'admission (6) de présenter un grand temps d'ouverture et une forte levée.