Brevet FR2880653A1 — publié le 20060714

Moteur à combustion interne de véhicule automobile. La présente invention est relative à un moteur à combustion interne de véhicule automobile et concerne, plus particulièrement, un moteur à combustion interne à allumage commandé. L'invention s'applique aux moteurs à injection directe ou indirecte, et à aspiration naturelle ou suralimentée. Un moteur à combustion interne comprend généralement un carter dans lequel est formé au moins un cylindre, une culasse fermant une extrémité supérieure du cylindre, et un piston délimitant avec le cylindre une chambre de combustion et destiné à coulisser selon un mouvement alternatif de va-et-vient entre deux positions extrêmes dans le cylindre. La culasse comprend généralement au moins un orifice d'admission d'air et au moins un moyen d'injection de carburant entre le piston et la culasse. La culasse comprend également au moins un orifice d'échappement des gaz de combustion permettant le refoulement du mélange de carburant et de l'air admis, après combustion du carburant. Les moteurs à allumage commandés offrent la possibilité d'un fonctionnement avec des mélanges dit "homogènes", c'est-à-dire des mélanges carburés contenant une quantité d'air par rapport à la quantité de carburant uniforme dans tout le cylindre, ou avec des mélanges dits "hétérogènes" ou stratifiés, c'est-à-dire des mélanges carburés contenant une quantité d'air par rapport à la quantité de carburant non uniforme dans le cylindre. Un moteur à allumage commandé fonctionnant avec des mélanges stratifiés permet d'atteindre des couples spécifiques par litre de cylindrée plus important que les couples spécifiques obtenus avec des mélanges homogènes. Par ailleurs, il est connu de doter les cylindres de plusieurs conduits d'admission d'air et de plusieurs bougies d'allumage afin d'améliorer le rendement de combustion par augmentation de la vitesse de combustion et de réduire la consommation ou, de manière générale, d'améliorer les performances du moteur. On pourra à cet égard se référer au document US 6 244 246 ou au document US 6 170 455 dans lequel l'air est admis dans le cylindre du moteur par l'intermédiaire de deux conduits d'admission. En particulier, dans le document US 6 244 246, dans lequel un système d'admission permet de créer un mélange stratifié dans la chambre de combustion, on utilise deux bougies d'allumage. En outre, dans le but d'assurer un mélange correct entre l'air et le carburant dans le cylindre, il est connu d'imprimer à l'air un mouvement de rotation dans la chambre de combustion. Ce mouvement de rotation peut s'effectuer autour d'un axe parallèle à l'axe du cylindre. On parle alors de "swirl". Ce mouvement de rotation peut également s'effectuer selon un axe perpendiculaire à l'axe du cylindre. On parle alors de "tumble". Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de combiner les avantages liés à l'utilisation de deux conduits d'admission et de deux bougies d'allumage, d'une part, et ceux liés à l'entraînement de l'air admis dans les cylindres selon un mouvement de tourbillonnement perpendiculaire à l'axe du cylindre, d'autre part. L'invention a donc pour objet un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant au moins un cylindre délimitant intérieurement une chambre de combustion et un piston déplaçable dans le cylindre, le cylindre comprenant deux conduits d'admission, pour l'admission d'air ou d'un mélange air-carburant dans le cylindre, munis chacun d'une soupape d'admission, un conduit d'échappement muni d'une soupape d'échappement, et deux bougies d'allumage. Le moteur comprend en outre des moyens pour entraîner en rotation l'air ou le mélange admis dans la chambre de combustion par les conduits d'admission selon deux mouvements de rotation respectifs s'étendant chacun selon un plan généralement parallèle à l'axe de cylindre. En outre, les bougies sont positionnées sensiblement dans le plan des mouvements de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la soupape d'échappement est positionnée selon un diamètre du cylindre, dans une première zone du cylindre. Les soupapes sont alors positionnées dans une deuxième zone du cylindre opposée à la première zone, de part et d'autre dudit diamètre. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour entraîner en rotation l'air ou le mélange air-carburant admis par les conduits d'admission comprennent deux cavités pratiquées dans le piston en regard des conduits d'admission d'air. Dans un mode de réalisation, les conduits d'admission constituent des moyens pour injecter un mélange air-carburant dans la chambre de combustion. Pour une application particulière à injection directe d'essence (IDE), notamment pour un moteur doté d'un turbo de suralimentation du moteur en air, un injecteur de carburant est également prévu dans le moteur, par exemple sur ledit diamètre. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus d'un cylindre d'un moteur à combustion interne selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II du moteur de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III du moteur de la figure 1; et - la figure 4 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un moteur selon l'invention. Sur les figures 1 à 3, on a représenté un premier mode de réalisation d'un moteur selon l'invention, désigné par la référence numérique générale 1. Le moteur 1 comprend un carter comportant un cylindre 2 pourvu d'un alésage 3 fermé à une extrémité supérieure par une culasse 4. Le moteur est également pourvu d'un piston 5 qui coulisse dans l'alésage 3 du cylindre 2 et qui délimite avec celui-ci une chambre C de combustion. Sur les figures 2 et 3, seule la tête du piston a été représentée. Comme on le voit en particulier sur la figure 1, la culasse est pourvue de deux conduits d'admission Al et A2 pour l'admission d'un mélange air-carburant dans la chambre de combustion 3, d'un conduit d'échappement E et de deux bougies d'allumage B1 et B2. Les conduits d'admission Al et A2 sont chacun pourvus d'une soupape d'admission S1 et S2, tandis que le conduit d'échappement E est pourvu d'une soupape d'échappement S3. Les conduits d'admission sont raccordés, en amont, à un circuit d'admission d'air frais et sont pourvus chacun d'un injecteur de carburant placé en amont de la soupape. Le conduit d'échappement E est positionné dans une première zone latérale Z1 de la culasse 4, sur un diamètre d de cette culasse 4, tandis que les conduits d'admission Al et A2 sont positionnés dans une deuxième zone latérale Z2 de la culasse opposée à la première zone Z1. Les conduits d'admission Al et A2 sont situés de part et d'autre du diamètre d sur lequel est prévu le conduit d'échappement S3, de manière symétrique par rapport à ce diamètre d, sur deux axes X et Y parallèles à ce diamètre d. Les bougies d'allumages B1 et B2 sont également disposées de part et d'autre du diamètre d sur les axes X et Y et s'étendent, de préférence, selon un diamètre d' de la culasse, perpendiculaire au premier diamètre d. On voit enfin sur les figures 2 et 3 que la tête du piston 5 est pourvue de deux cavités 6 et 7 positionnées sensiblement à l'aplomb des conduits d'admission Al et A2, en regard de ces derniers. Ces cavités 6 et 7 sont séparées par un relief axial 8 et constituent ainsi des bols destinés à recevoir le mélange air-carburant admis dans le cylindre par l'intermédiaire des conduits d'admission Al et A2. Comme on le voit sur la figure 3, et comme cela est connu en soi, ces cavités 6 et 7 permettent d'entraîner en rotation le mélange admis dans la chambre de combustion selon un mouvement tourbillonnant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe Z du cylindre. Ainsi, grâce à l'utilisation de deux conduits d'admission Al et A2 combinés à deux cavités 6 et 7, le mélange admis dans la chambre de combustion 3 est entraîné en rotation selon deux tourbillons T et T' qui s'étendent chacun dans le plan de l'un des conduits Al ou A2, et qui restent séparés grâce à la présence du relief central 8. Comme indiqué précédemment, les bougies BI et B2 sont positionnées dans ces plans de sorte que l'allumage s'effectue dans le mélange, là où l'énergie turbulente est la plus importante. Ainsi, grâce à l'invention, selon laquelle les conduits d'admission sont positionnés de part et d'autre du diamètre d sur lequel est prévu le conduit d'échappement, les prestations du moteur, en termes de performance, de consommation, de quantité d'émissions polluantes et d'agrément de conduite peuvent êtres grandement améliorés. En outre, grâce à l'entraînement du mélange air-carburant admis dans la chambre de combustion selon les mouvements de tourbillonnement et au positionnement des bougies dans le coeur de ces mouvements aérodynamiques, on bénéficie du maximum de l'énergie cinétique turbulente en phase d'initiation de la combustion. Il a ainsi été constaté que les performances, la consommation, les émissions polluantes et l'agrément de conduite pouvaient êtres grandement améliorés. En particulier, il a été constaté une réduction de la sensibilité du moteur au cliquetis, une amélioration de l'aptitude à la dilution et de la robustesse au réglage et de la thermique d'échappement, ainsi qu'une amélioration de la stabilité du moteur aussi bien au ralenti qu'en pleine charge. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment. En effet, dans le moteur qui vient d'être décrit, les mouvements de tourbillonnement sont obtenus grâce à l'utilisation de cavité prévue dans le piston. Il est également possible, en variante, ou de manière combinée, d'entretenir de tels mouvements de tourbillonnement en conformant de manière particulière les conduits d'admission de manière à favoriser l'admission du mélange air-carburant dans une partie des conduits. Par exemple, on dotera les conduits d'admission d'un secteur angulaire formant un décroché perturbant localement l'écoulement du mélange. Par ailleurs, selon l'exemple de réalisation décrit précédemment, les conduits d'admission sont associés chacun à un injecteur de carburant de sorte qu'un mélange air-carburant soit injecté dans la chambre de combustion. Cependant, l'invention peut également s'appliquer à des moteurs à combustion interne à injection directe d'essence (IDE) et pourvus d'un turbo de suralimentation du moteur en air. De tels moteurs sont généralement utilisés pour permettre une réduction de la cylindrée à iso performance. Ainsi, comme on le voit sur la figure 4, sur laquelle des éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence, dans ce cas, les conduits d'admission Al et A2 délivrent de l'air frais à la chambre de combustion. Le moteur est alors pourvu d'un injecteur I pour l'injection de carburant dans le cylindre. Cet injecteur peut être situé entre les conduits d'admission Al et A2 ou, de manière générale, sur le diamètre d sur lequel est pourvu le conduit d'échappement. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant au moins un cylindre (2) délimitant intérieurement une chambre de combustion (C) et un piston (5) déplaçable dans le cylindre, le cylindre comprenant deux conduits d'admission (A1, A2), pour l'admission d'air ou d'un mélange air-carburant dans le cylindre, munis chacun d'une soupape d'admission (Si, S2), un conduit d'échappement (E) muni d'une soupape d'échappement (S3), et deux bougies d'allumage (B1, B2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (6, 7, 8) pour entraîner en rotation l'air ou le mélange air-carburant admis dans la chambre de combustion par les conduits d'admission (Al, A2) selon deux mouvements de rotation respectifs selon un plan généralement parallèle à l'axe du cylindre, et en ce que les bougies (B1, B2) sont positionnées sensiblement dans le plan des mouvements de rotation. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'échappement (S3) est positionnée selon un diamètre (d) du cylindre, dans une première zone (Z1) du cylindre. 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les soupapes d'admission sont positionnées dans une deuxième zone (Z2) du cylindre, opposée à la première zone, de part et d'autre dudit diamètre. 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour entraîner en rotation l'air ou le mélange air-carburant admis par les conduits d'admission (Al, A2) comprennent deux cavités (6, 7) pratiquées dans le piston en regard des conduits d'admission. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les conduits (Al, A2) sont des conduits d'admission d'un mélange air-carburant. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les conduits (Al, A2) sont des conduits d'admission d'air frais, et en ce qu'il comporte en outre un injecteur de carburant (I). 7. Moteur selon la revendication 4 dépendante de la revendication 2, caractérisé en ce, que l'injecteur de carburant est 5 positionné sur ledit diamètre (d).