Brevet FR2859758A1 — publié le 20050318

Moteur thermique à deux temps muni de soupapes d'admission et d'échappement. La présente invention a pour objet un moteur thermique alternatif à deux temps muni de soupapes d'admission et d'échappement respectivement pour les gaz frais admis dans une chambre de combustion et pour les gaz brûlés issus de la combustion. Les petits moteurs deux-temps existant sur le marché utilisés sur les motocycles sont généralement dénués de soupapes, et sont munis de lumières de transfert et d'échappement. Dans le domaine de la propulsion marine, on connaît également des moteurs deux-temps munis de soupapes d'échappement ou de soupapes d'admission mais généralement pas des deux types de soupapes. Une architecture de moteur thermique alternatif à deux-temps muni de soupapes d'admission et d'échappement présente par rapport à ce type d'architecture des avantages en termes de durée de vie et de possibilité de contrôle de remplissage, du balayage par l'air frais admis ainsi que de la combustion. Toutefois le renouvellement des gaz dans la chambre de combustion dans le cas d'un tel moteur deux-temps à soupapes d'admission et d'échappement est problématique car la proximité de ces soupapes et leur ouverture quasi simultanée provoquent un courcircuitage important des gaz frais admis sous pression dont une part importante se retrouve alors directement à l'échappement. Une quantité importante de gaz frais se trouve ainsi comprimé à perte. On a déjà prévu différentes solutions pour améliorer les difficultés de balayage d'un tel moteur deux-temps à soupapes. C'est ainsi que l'on connaît par la demande de brevet allemand DE-A-40 12 492 (Wolkswagen) l'utilisation d'une forme particulière des conduits d'admission et d'échappement par lesquels on cherche à dévier les gaz frais vers la chambre de combustion en empêchant dans la mesure du possible les gaz frais de s'échapper par la soupape d'échappement. De la même manière on connaît par le brevet US-A-5 163 395 (Nissan) l'utilisation d'un dessin de chambre de combustion spécifique avec une différence de niveau entre les sièges des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement, augmentant ainsi la distance entre lesdits soupapes. On connaît encore par la demande de brevet européen EP-A-464622 l'utilisation d'une portion de paroi servant de masque, les soupapes d'échappement étant légèrement décalées verticalement par rapport aux soupapes d'admission. Dans tous ces modes de réalisation connus, on n'obtient pas un résultat véritablement satisfaisant, une part encore importante des gaz frais s'échappant par la soupape d'échappement. Même si la hauteur d'une paroi de masque solidaire de la culasse était choisie égale à la levée maximale de la soupape, cela ne serait toujours pas suffisant car, dans ce cas, on obtiendrait simplement une déviation des gaz à l'entrée de la chambre de combustion sans obliger les gaz frais admis à faire une boucle en passant par le fond de la chambre de combustion. Une augmentation de la hauteur de la paroi de masquage ne peut être réalisée sans interférer avec le mouvement du piston lorsque celui-ci atteint son point mort haut. On connaît également par la demande de brevet allemand DE-A-4 012 500 (Wolkswagen) l'utilisation de soupapes de structure particulière comportant une nervure jouant le rôle d'un déflecteur de flux agissant en fonction du déplacement de la soupape. Une telle disposition présente des difficultés pratiques importantes, la forme spécifique de la nervure de déflection devant être choisie avec beaucoup de soin. De plus, cela entraîne une augmentation importante du coût en raison de l'usinage délicat de cette partie solidaire de la soupape. La présente invention a pour objet de résoudre les difficultés rencontrées jusqu'à présent et de permettre l'obtention d'un balayage parfaitement maîtrisé pour l'échappement des gaz brûlés issus de la combustion, le balayage étant effectué par les gaz frais admis, lesquels sont en outre déviés vers la chambre de combustion et non pas vers les soupapes d'échappement. L'invention a également pour objet un tel dispositif qui puisse être réalisé de façon simple et dont les effets puissent être modifiés à volonté en fonction du cycle de fonctionnement du moteur thermique. Le moteur thermique selon l'invention est du type alternatif à deux temps comportant une ou plusieurs soupapes d'admission pour les gaz frais admis dans une chambre de combustion et une ou plusieurs soupapes d'échappement pour les gaz brûlés issus de la combustion. Le moteur comprend une lame mobile en translation disposée entre une soupape!d'admission et une soupape d'échappement, ladite lame mobile étant capable de pénétrer dans la chambre de combustion. Un moyen d'actionnement de ladite lame mobile est également prévu, afin de commander la pénétration de la lame mobile en fonction du cycle de fonctionnement du moteur. La lame mobile peut avantageusement être solidaire d'un axe coulissant dans un guide monté dans la culasse du moteur. La lame mobile est de préférence guidée dans son déplacement et bloquée en rotation par les parois d'un logement monté dans la culasse du moteur. Un moyen est de préférence prévu pour assurer l'étanchéité lors des mouvements de la lame mobile, par exemple sous la forme de surfaces de contact, de préférence inclinées, entre un organe monté dans la culasse du moteur et la partie supérieure de la lame mobile. Le moyen d'actionnement de ladite lame mobile est avantageusement capable de commander la position de la lame mobile la plus sortie dans la chambre de combustion pour la phase de balayage dans laquelle le piston est proche du point mort bas. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier décrit à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par la figure annexée qui représente une vue partielle en coupe de la partie d'une culasse d'un moteur selon la présente invention dans la position correspondante au balayage. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, la culasse référencée 1 dans son ensemble est montée au-dessus d'un cylindre 2 à l'intérieur duquel peut coulisser un piston non représenté sur la figure. Sur la culasse sont montés deux soupapes, à savoir une soupape d'admission 3 et une soupape d'échappement 4 qui comportent chacune une tête de soupape 3a, 4a montées à l'extrémité d'une tige de soupape 3b, 4b. Les tiges de soupapes traversent l'épaisseur de la culasse 1 à travers des manchons de guidage et de coulissement 3c, 4c. Le mouvement de coulissement des soupapes 3 et 4 est commandé par des moyens non représentés sur la figure, par exemple des culbuteurs qui agissent sur les extrémités 3d, 4d des soupapes 3, 4 à l'encontre de ressorts hélicoïdaux de rappel 3e, 4e. La soupape d'admission est capable de venir en contact par sa tête de soupape 3a avec un siège 5 pratiqué dans une surface plane de la culasse 1 et constituant un orifice d'admission pour un conduit d'admission 6 par lequel transite un flux d'air frais comprimé illustré par la flèche 7. Dans les mêmes conditions, la tête de soupape 4a de la soupape 4 est capable de venir en contact avec un siège de soupape 8 pratiqué dans une face plane de la culasse 1 et constituant un orifice d'entrée pour un conduit d'échappement 9 permettant l'échappement des gaz brûlés après la combustion, le flux étant symbolisé par la flèche 10. Entre la soupape d'admission 3 et la soupape d'échappement 4 et dans une partie 11 de l'épaisseur de la culasse se trouve montée une lame 12 mobile en translation selon la flèche F1. Sur la figure annexée, la lame 12 est visible en coupe mais on comprendra qu'elle s'étend sensiblement sur toute la longueur d'un diamètre du cylindre 2. La lame mobile 12 est solidaire d'un axe 13 capable de coulisser dans un guide 14 qui se présente sous la forme d'un manchon monté à l'intérieur d'un alésage 15 pratiqué dans la portion 11 de la culasse 1. La lame mobile 12 est guidée dans son déplacement et bloquée en rotation par les parois latérales 16 d'une pièce de guidage 17 définissant ainsi un logement pour la lame mobile 12, la pièce 17 étant montée dans une fente 18 pratiquée dans la partie 11 de la culasse 1. A l'opposé de la paroi mobile 12, l'axe 13, de section circulaire par exemple, est lié à un moyen d'actionnement 19 capable d'entraîner en translation l'axe 13 et la lame mobile 12. La lame mobile 12 présente des bords supérieurs à flancs inclinés 20 et 21 qui peuvent venir en contact d'étanchéité avec des surfaces inclinées de la même manière référencées 22 et 23, pratiquées à la partie supérieure de la pièce de guidage 17 en délimitant la partie supérieure de l'espace laissé libre entre les deux parois 16, afin d'assurer l'étanchéité dudit espace libre. La lame mobile 12 peut occuper une position complètement rentrée à l'intérieur de son logement dans la culasse. Dans cette position, le bord extrême de la lame mobile 12 ne fait pas saillie de la surface plane 24 de la culasse 1. Dans cette position également, les flancs inclinés 20 et 21 sont en contact avec les surfaces inclinées 22 et 23 assurant ainsi l'étanchéité. Lorsque le moyen d'actionnement 19 est commandé, la lame mobile 12, sous l'action de son axe 13, peut se déplacer jusqu'à sortir presque complètement de son logement en faisant saillie largement à l'intérieur du cylindre 2 en étant interposée entre les orifices dont l'ouverture/fermeture est commandée par les soupapes d'admission 3 et d'échappement 4. Dans une position intermédiaire proche de cette position finale et représentée sur la figure annexée, la soupape d'admission 3 est encore légèrement ouverte et la soupape d'échappement 4 est plus largement ouverte. Le flux de gaz frais sous pression qui s'échappe de l'ouverture laissée par la soupape d'admission 3 ne peut s'échapper directement par l'orifice laissé libre par la soupape d'échappement 4 compte tenu de la présence de la lame mobile 12 qui fait saillie au-delà de la surface 24 de la culasse 1. La circulation des gaz frais est schématisée symboliquement par les flèches 25. Les gaz frais circulent vers le fond de la chambre de combustion. Les gaz brûlés, symbolisés par la flèche 26, sont parfaitement balayés par le flux d'air frais et s'échappent par le conduit d'échappement 9. Le mouvement de translation de la lame mobile 12 par rapport à la culasse 1 qui reste fixe s'effectue dans un plan perpendiculaire au plan de culasse 24. La lame mobile 12 peut être abaissée sous l'action des moyens d'actionnement 19 en fonction du cycle du moteur thermique, c'est-à-dire lorsque le piston est proche du point mort bas. Au contraire, la lame mobile 12 est remontée à l'intérieur de la culasse 1 lorsque le piston approche du point mort haut. On obtient ainsi un dispositif de déflection d'une hauteur variable en fonction du cycle du moteur thermique, une amélioration du balayage par le flux d'air frais sous pression, et on évite une interférence entre la lame mobile 12 et le piston (non représenté). Le flux d'air frais est dévié par la lame mobile en direction du piston, ce qui génère un mouvement de rotation des gaz dans la chambre de combustion, mouvement de rotation qui est favorable au balayage des gaz de combustion, c'est-à-dire à l'évacuation des gaz brûlés par effet de l'introduction des gaz frais, tout en évitant le passage de gaz frais de l'entrée directement vers la sortie. REVENDICATIONS 1. Moteur thermique alternatif à deux temps muni de soupapes d'admission (3) et d'échappement (4) respectivement pour les gaz frais admis dans une chambre de combustion et pour les gaz brûlés issus de la combustion, caractérisé par le fait qu'il comprend une lame (12) mobile en translation disposée entre les soupapes d'admission et d'échappement (3,4) , capable de pénétrer dans la chambre de combustion et un moyen d'actionnement (19) de ladite lame mobile, en fonction du cycle de fonctionnement du moteur. 2. Moteur thermique selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la lame mobile (12) est solidaire d'un axe (13) coulissant dans un guide (14) monté dans la culasse du moteur. 3. Moteur thermique selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que la lame mobile (12) est guidée dans son déplacement et bloquée en rotation par les parois (16) d'un logement (17) monté dans la culasse (1) du moteur. 4. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'un moyen est prévu pour assurer l'étanchéité lors des mouvements de la lame mobile. 5. Moteur thermique selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le moyen d'étanchéité est une surface de contact (22,23) entre un organe monté dans la culasse du moteur et une surface correspondante (20,21) de la lame mobile (12). 6. Moteur thermique selon la revendication 5 caractérisé par le 25 fait que les surfaces de contact sont inclinées. 7. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le moyen d'actionnement (19) de ladite lame mobile (12) est capable de commander la position de la lame mobile la plus sortie dans la chambre de combustion pour la phase de 30 balayage dans laquelle le piston est proche du point mort bas.