Brevet FR2885647A1 — publié le 20061117

Dispositif, pour moteur à combustion interne, de qénération d'aérodynamique variable à partir d'iniection d'air dam> les conduits d'admission de la culasse. La présente invention concerne les moteurs à combustion interne à allumage commandé et plus particulièrement un dispositif de génération d'aérodynamique variable de type tumble dans un moteur à combustion interne à partir d'injection d'air en amont de la soupape dans les conduits d'admission de la culasse. Les restrictions d'émissions de polluant de plus en plus sévère ainsi io que la course à la baisse de la consommation des motorisations, incitent les constructeurs automobiles à développer de nouvelles stratégies de dépollution et de mise au point des systèmes de combustion. Le contrôle de la combustion par l'utilisation d'une aérodynamique interne structurée sous forme d'écoulement de type rotation perpendiculaire à l'axe des cylindres 15 appelé Tumble ou de type tourbillonnaire coaxiale à l'axe des cylindres appelé Swirl , en fait partie. Plus particulièrement dans les motorisations essence suralimentées ou non, l'initiation de la combustion est contrôlée par le niveau d'énergie cinétique turbulente présente dans la région des électrodes au moment de l'allumage. Celle-ci peut être optimisée en fin de compression par la dégradation de mouvements moyens à grande échelle générés pendant la phase admission comme le Tumble . Selon les points de fonctionnement du moteur (charges, régimes,...) il est nécessaire de faire varier la quantité d'énergie cinétique au voisinage de la bougie et donc l'intensité des mouvements d'aérodynamique, pour optimiser l'initiation de la flamme et donc la combustion. De plus, la génération de mouvement de Tumble intense peut induire une déchéance de la perméabilité des conduits d'admission et donc pénaliser la performance pouvant ainsi conduire à réduire la puissance maximale du moteur à pleine charge. Aussi le motoriste a donc recours à des systèmes de génération d'écoulement variable au sein de la culasse du moteur. Les systèmes générateurs de Tumble d'intensité variable permettent de gérer de manière optimale le compromis intensité de rotation du Tumble /Perméabilité. Pour les points de fortes charges, le moteur nécessite un système fortement perméable permettant de maximiser le débit d'air dans les conduits et une intensité de rotation faible ou modérée. En revanche pour les fonctionnements en faibles charges, le débit d'air nécessaire est plus faible io et le système permet d'optimiser l'intensité de rotation agissant directement sur la vitesse de combustion et la stabilité de la flamme. Beaucoup de moteurs présentent des culasses incluant des conduits d'admission induisant un niveau de Tumble fixe résultant du choix d'un compromis intensité Tumble /perméabilité entre las points de fonctionnement en pleines charges et ceux aux faibles charges. II existe également différentes technologies de systèmes de générateurs de mouvements de Tumble variable permettant de mieux s'adapter au besoin en air du moteur. L'induction d'un mouvement de Tumble dans la chambre de combustion se fait en favorisant le débit dans la zone située dans le conduit d'admission au dessus de la tête de la soupape d'admission, encore appelée rideau supérieur, au détriment de la zone inférieure. Ainsi c'est la dissymétrie de répartition des vitesses dans la section de passage a u niveau de la soupape d'admission qui permet d'induire une rotation de la charge dans le cylindre du moteur. La technologie la plus répandue consiste à disposer dans le conduit d'admission un boisseau ou un volet permettant de réduire le débit en zone arrière soupape. Ces systèmes présentent l'inconvénient majeur d'être très pénalisant en terme de perméabilité et de complexifier le for ctionnement du système admission. Plus récemment, on peut noter l'apparition de conduits admission présentant une paroi fixe horizontale séparant le conduits en deux partie suivant le sens de la fibre neutre du conduit comme c'est. le cas dans le brevet US 5 553 483. Un tel dispositif ne peut fonctionner lorsque le débit dans la canalisation principale est maximum et le volet princbal ouvert. En amont dans le conduit, un système d'obturation (masque, volet ou boisseau) permet de fermer graduellement le demi-conduit inférieur selon le point de fonctionnement du moteur, et ainsi d'obtenir un mouvement de Tumble variable. La plupart des systèmes mentionnés ci-dessus nécessitent un système d'obturation sous forme de boisseaux, volets ou de masques lo induisant de fortes pertes de charges sous forme d'effet cle traînée et de recirculation créant inévitablement une dissipation d'éiergie lors du fonctionnement en forte charge. De plus ces dispositifs présentent une mise au point et des réglages complexes difficilement compa.:ibles avec une utilisation dans des moteurs produits en grandes cadences. Les brevets JP 00 240 539 et JP 11 223 128 concernent une autre technologie consistant à placer une canalisation d'air à proximité de la soupape d'admission afin d'injecter un débit d'air supplémentaire visant à réduire le débit la partie inférieure du rideau de soupape (11), c'està-dire au dessous de la tige de la soupape et par conséquence augmenter la part relative du débit dans la zone (12) supérieure. Dans le cas 1u brevet JP 00 240 539 le tuyau d'arrivée d'air se trouve dans le conduit d'admission et provoque un jet selon un angle obtus par rapport à l'axe du conduit d'admission. Dans le brevet JP 11 223 128 le tuyau est placé de façon à former un jet orthogonal par rapport à la tige de la soupape. Mais les solutions proposées ici peuvent pénaliser par la perméabilité des conduits admission. En effet, dans le cadre de ces brevets concurrents, l'injection d'air se fait au plus près des soupapes admission mais dans la partie inférieure du rideau de soupape. L'injection d'air vise alors à limiter le débit dans cette partie. L'injection crée une recirculation en amont de la soupape et donc favorise la part relative du débit dans la zone supérieure. Mais cette recirculation induit une perte de charge pouvant pénaliser IE' fonctionnement du moteur. La présente invention a donc pour objet de supprimer un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur. Ce but est atteint en définissant un dispositif pour moteur à combustion interne comprenant une chambre de combustion, une chemise moteur contenant un piston avec sa segmentation, au moisis un conduit et une soupape d'admission, au moins un conduite et une soupape d'échappement et des moyens d'injection de matières gazeuses dans le io conduit d'admission constitués d'une canalisation, située dans la zone délimitée par les conduits d'admission et d'échappement au dessus de la chambre de combustion, dont une extrémité débouche dans la partie supérieure du conduit d'admission au niveau du rideau supérieur de la soupape d'admission, formant un angle aigu avec le conduit d'admission. Selon un avantage de l'invention le dispositif présenlé dans le cadre de cette proposition de brevet constitué d'une canalisation permettant l'injection d'air en amont de la soupape admission vise non pas à réduire le débit dans la zone inférieure mais à accentuer le débit dans le rideau supérieur des soupapes. La variation d'intensité de rotation est ainsi pilotée directement par le débit d'air imposé dans la canalisation Selon une autre caractéristique de l'invention la car alisation est en forme de tube, l'extrémité non reliée au conduit d'admission étant en relation avec un dispositif d'arrivée de matière gazeuse. Selon une autre caractéristique de l'invention la canalisation permet 25 d'injecter de l'air. Selon une autre caractéristique de l'invention la canalisation permet d'injecter des gaz d'échappement recirculés pour diminuer la température de combustion à l'intérieure de la chemise. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus 30 clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesque s: -la figure 1 est une vue schématique d'une utilisation possible de l'invention; L'invention va à présent être décrite en référence à la figure 1. Comme illustré sur la figure 1, le dispositif est constitué d'une chambre (15) de combustion en forme de toit. Il comprend aussi une chemise moteur (3) de forme rectangulaire à l'intérieur de laquelle est disposé, dans la partie inférieure, un piston (4) avec sa segmentation. Le dispositif comprend aussi au moins un conduit d'admission (31) en forme de tube, associé à une soupape d'admission (21). Le conduit d'admission (31) Io arrive dans la partie supérieure de la chambre (15) d'admission sur un coté du toit en pente. La soupape d'admission (21), tout comme la soupape d'échappement (22), est composée de deux parties solidaires l'une de l'autre. La première partie (211) appelée tige est en forme de tube allongé. La deuxième partie (212), fixée à une des extrémités de la tige (211) est en forme de cône (212) et correspond à la tête de la soupape (212). Le point de liaison entre la tête et la tige est appelé collerette (215), et 'extrémité de la tête en contact avec le conduit d'amission est la portée (214). Cette soupape (21) est disposée dans le conduit d'admission (31), la tête (,212) permettant de fermer le conduit au niveau de son arrivée dans la chambre de combustion (2). Sur une autre partie du toit en pointe est disposée au moins un conduit (32) et une soupape (22) d'échappement conforme de façon identique à ceux d'admission (31,21). Une canalisation (1) en forme de tube débouche dans la partie inférieure du conduit d'admission (31). Une première extrémité (101) de cette canalisation (1) débouche dans la partie supérieure du conduit admission (31), au plus prés du rideau supérieur (213) de la soupape admission, c'est-à-dire dans la zone située au dessus de la tête (212) de la soupape. L'extrémité (102) non reliée au conduit d'admission est en relation avec un dispositif d'injection d'air ou de gaz. L'injection de matières gazeuses par la canalisation (1) permet de créer un écoulement supplémentaire dans la partie supérieure (11) du conduit d'admission (31) et accentue ainsi la dissymétrie dia répartition des vitesses dans le rideau de la soupape admission. Le débit d'air représenté sur le schéma par la flèche (12) est ainsi bien supérieur à celui représenté par la flèche (13). La flèche (14) représentant la rotation de l;3 charge suivant un axe normal à l'axe de la chemise, c'est- à-dire le mouvement de tumble . La variation d'intensité de rotation s'effectue ainsi en jouant sur le io débit d'air injecté dans la canalisation (1). Une variante pourra être de remplacer l'injection d'air par une injection de Gaz d'Echappement Recirculés, EGR (Exhaut gaz Reci'culation). Cette variante présentera en outre l'avantage de se servir des Gaz d'EGR pour diminuer la température de combustion à l'intérieur du cylindre et donc de trouver un bon compromis en terme d'émission de polluants II doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiquée. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention iie doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) pour moteur à combustion interne,comprenant une chambre de combustion (2), une chemise moteur (3) contenant un piston (4) avec sa segmentation, au moins un conduit (31) et une soupape (21) d'admission, au moins un conduit (32) et une soupape (22) d'échappement et des moyens d'injection de matières gazeuses dans le conduit d'admission (31) caractérisé en ce que les moyens d'injection de matières gazeuses sont constitués d'une canalisation (1), située dans la zone délimitée par les conduits d'admission (31) et d'échappement (32) au dessus; de la chambre io (15) de combustion, dont une extrémité (101) débouche dans la partie supérieure du conduit d'admission (31) au niveau du rideau supérieur (213) de la soupape d'admission, formant un angle aigu avec le conduit d'admission (31). 2. Dispositif (10) pour moteur à combustion inl:erne selon la 15 revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation (1) est en forme de tube, l'extrémité (102) non reliée au conduit d'admission (31) étant en relation avec un dispositif d'arrivée de matière gazeuse. 3. Dispositif (10) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation (1) permet d'injecter de 20 l'air. 4. Dispositif (10) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation (1) permet d'injecter des gaz d'échappement recirculés pour diminuer la température de combustion à l'intérieur de la chemise.