Brevet FR2910526A1 — publié le 20080627

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comportant au moins un premier et un deuxième cylindre qui comportent chacun au moins une soupape d'échappement des gaz brûlés, des moyens d'allumage de chaque cylindre qui sont conçus pour allumer consécutivement ledit premier et ledit deuxième cylindre, une came pour chaque soupape d'échappement afin de commander la levée de chaque soupape d'échappement, chaque came étant solidaire d'un arbre de came mis en rotation au moyen d'un vilebrequin et la loi de levée de chaque soupape d'échappement étant fonction de l'angle de rotation du vilebrequin. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans les moteurs du type précité, les gaz d'échappement sont évacués de la chambre de combustion par la levée des soupapes d'échappement de chaque cylindre et sont récupérés par un collecteur d'échappement raccordé à chaque soupape d'échappement par des conduits d'échappement. Les gaz d'échappement récupérés par le collecteur d'échappement débouchent ensuite dans un volume de jonction qui relie le collecteur d'échappement à une ligne d'échappement ou à un turbocompresseur II a été observé que, dans de tels moteurs, les flux de gaz d'échappement, qui débouchent ainsi dans le volume de jonction, interfèrent entre eux. Il résulte de ces inférences un phénomène de contre-pression qui limite la vidange des cylindres. Le remplissage en air frais lors de l'étape d'admission de chacun de ces cylindres est alors réduit, ce qui pénalise les performances du moteur. En outre, la réduction de l'efficacité de la vidange du cylindre fait qu'il reste une quantité importante de gaz brûlés résiduels dans ce cylindre après l'étape d'échappement, ce qui dégrade la stabilité de la combustion et risque de générer un phénomène de cliquetis qui se traduit par des explosions dans le cylindre qui peuvent endommager le piston. Pour résoudre ces problèmes, il est connu de placer une paroi de séparation dans le volume de jonction pour isoler les flux de gaz d'échappement des cylindres qui sont susceptibles d'interférer entre eux. Lorsque le moteur 2910526 2 comporte un turbocompresseur, on utilise ainsi un collecteur particulier appelé Twin Scroll qui est pourvu d'une telle plaque de séparation. Cependant, une telle solution nécessite l'ajout d'une pièce supplémentaire qui doit être adaptée à l'agencement spécifique des conduits 5 d'échappement. La réalisation du moteur est alors plus compliquée et plus coûteuse. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un nouveau moteur à combustion interne pour lequel 10 la vidange des cylindres est améliorée et dans lequel le nombre de pièces est réduit. À cet effet, l'invention propose un moteur à combustion interne comportant : -au moins un premier et un deuxième cylindre qui comportent chacun au 15 moins une soupape d'échappement des gaz brûlés, - des moyens d'allumage de chaque cylindre qui sont conçus pour allumer consécutivement ledit premier et ledit deuxième cylindre, - une came pour chaque soupape d'échappement afin de commander la levée de chaque soupape d'échappement, chaque came étant solidaire d'un arbre 20 de came mis en rotation au moyen d'un vilebrequin et la loi de levée de chaque soupape d'échappement étant fonction de l'angle de rotation du vilebrequin, dans lequel les deux cames sont conçues de telle manière que la loi de levée de chaque soupape d'échappement du premier cylindre est différente de la loi de levée de chaque soupape d'échappement du deuxième cylindre. 25 Grâce à la différence de loi de levée des soupapes d'échappement des cylindres allumés consécutivement, les flux de gaz d'échappement issus de ces cylindres génèrent des ondes de pression de forme ou de phase différentes. L'amplitude de l'onde résultant de la combinaison de ces ondes de pression est alors limitée, ce qui réduit le risque de remontée de l'onde de pression résultante 30 dans les cylindres. En conséquence la vidange des cylindres est améliorée, ce qui permet d'admettre un volume d'air frais plus important dans la chambre de combustion et ainsi d'augmenter les performances du moteur. En outre le volume de gaz brûlés résiduels dans le moteur est réduit, ce qui limite le risque d'apparition du phénomène de cliquetis qui se traduit par des explosions dans le 2910526 3 cylindre. Le réglage de l'avance à l'allumage du moteur peut alors être réalisé plus précisément pour améliorer le rendement et les performances du moteur. Enfin l'arbre à cames utilisé dans ce moteur conserve une architecture simple et peu coûteuse et il n'est pas nécessaire d'introduire de pièce 5 supplémentaire, contrairement au moteur de l'état de la technique qui comporte une plaque de séparation des flux de gaz d'échappement issus des différents cylindres. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, le moteur comporte plus de deux cylindres et la loi de levée de chaque soupape 10 d'échappement de chacun des cylindres allumés consécutivement à un autre desdits cylindres, est différente de la loi de levée de chaque soupape d'échappement de cet autre cylindre. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le moteur comporte un bloc-cylindres pourvu de quatre cylindres disposés en ligne et, d'une 15 part, le premier cylindre et le quatrième cylindre sont disposés aux extrémités du bloc cylindre et, d'autre part, le deuxième cylindre et le troisième cylindre sont disposés entre le premier cylindre et le quatrième cylindres, et les moyens d'allumage sont conçus pour allumer les cylindres dans l'ordre suivant : premier, troisième, quatrième et deuxième cylindre. 20 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le moteur comporte plus de deux cylindres et la loi de levée de chaque soupape d'échappement des cylindres qui ne sont pas allumés consécutivement les uns aux autres, est la même pour chacun de ces cylindres. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la loi de 25 levée de chaque soupape d'échappement des cylindres qui ne sont pas allumés consécutivement les uns aux autres, est différente pour chacun de ces cylindres. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le moteur comportant deux soupapes d'échappement par cylindre et les lois de levée des soupapes d'échappement d'un même cylindre sont identiques. 30 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les cames associées à des soupapes d'échappement dont les lois de levée sont différentes présentent une géométrie différente. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour un même angle de rotation du vilebrequin, les cames présentent des orientations 2910526 4 angulaires différentes les unes des autres par rapport à l'axe de la soupape d'échappement associée. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour les soupapes d'échappement dont les lois de levée sont différentes les unes des 5 autres, les courbes formées par les lois de levée de ces soupapes d'échappement présentent des largeurs différentes les unes des autres, pour une hauteur de levée non nulle donnée. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour les soupapes d'échappement dont les lois de levée sont différentes les unes des 10 autres, les courbes formées par les lois de levée de ces soupapes d'échappement sont déphasées l'une par rapport à l'autre. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 15 comment elle peut être réalisée. Dans les dessins annexés : la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un moteur à quatre cylindres selon l'invention ; la figure 2 est un graphique donnant les lois de levée des soupapes 20 d'échappement des cylindres du moteur de la figure 1 selon un premier mode de la réalisation de l'invention ; la figure 3 est un graphique donnant les lois de levée des soupapes d'échappement des cylindres du moteur de la figure 1 selon un deuxième mode de la réalisation de l'invention ; 25 la figure 4 est une vue d'une première came associée à une soupape d'échappement d'un des cylindres de la figure 1 ; la figure 5 est une vue d'une deuxième came associée à une soupape d'échappement d'un autre cylindre de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un bloc-cylindres 5 d'un moteur à 30 combustion interne de véhicule automobile qui comporte quatre cylindres 1, 2, 3, 4. D'une part, le premier cylindre 1 et le quatrième cylindre 4 sont disposés aux extrémités du bloc cylindre 5 et, d'autre part, le deuxième cylindre 2 et le troisième cylindre 3 sont disposés entre le premier cylindre 1 et le quatrième cylindre 4. Le moteur comporte également des moyens d'allumage (non représentés) qui sont 2910526 5 conçus pour allumer les cylindres 1, 2, 3, 4 dans l'ordre suivant : d'abord le cylindre 1 puis le cylindre 3, suivi du cylindre 4 et enfin le cylindre 2. Chaque cylindre 1, 2, 3, 4 comporte deux soupapes d'admission 11, 13, 15, 17 d'air frais, ainsi que deux soupapes d'échappement 12, 14, 16, 18. 5 Les soupapes d'échappement sont reliées à un collecteur d'échappement par des conduits d'échappement. Le collecteur d'échappement est relié à une ligne d'échappement via un volume de jonction dans lequel débouche les gaz d'échappement issus de chaque cylindre. Comme représenté sur les figures 4 et 5, le moteur comporte également 10 un arbre à cames 20 portant des excentriques appelées cames 21, 22. Les cames 21, 22 sont solidaires de cet arbre à cames 20, c'est-à-dire fixes par rapport à cet arbre à cames 20. Il n'est prévu aucune articulation de la came par rapport à l'arbre à cames 20. Cet arbre à cames 20 est mis en rotation atour de son axe Al au moyen d'un vilebrequin (non représenté). 15 Les soupapes d'échappement 12, 18 des cylindres 1, 4 sont associées aux cames 21 (figure 4) et les soupapes d'échappement 14, 16 des cylindres 2, 3 sont associées aux cames 22 (figure 5). Comme représenté sur les figures 2 et 3, la loi de levée de chaque soupape d'échappement 12, 14, 16, 18 est fonction de l'angle de rotation ALPHA du vilebrequin. 20 Chaque soupape d'échappement 12, 14, 16, 18, de type connu, comprend, à l'une de ses extrémités, un pied de soupape 23, 24 adapté à réguler la sortie des gaz d'échappement de la chambre de combustion du moteur. Elle comprend par ailleurs à l'autre de ses extrémités, un poussoir mécanique 130, 140. Le poussoir mécanique 130, 140 présente une face supérieure plane sur 25 laquelle la came 21, 22 correspondante de l'arbre à cames 10 appuie pour engendrer un déplacement rectiligne alternatif de la soupape d'échappement 12, 14, 16, 18 correspondante. Bien entendu, on peut prévoir que la came appuie de façon indirecte sur le poussoir mécanique. Les cames 20, 21 présentent une section ovoïdale qui décrit un nez de 30 came et un dos de came adaptés à appuyer successivement et continûment sur le poussoir mécanique 130, 140 de la soupape 12, 14, 16, 18 correspondante. Comme expliqué ci-après, la géométrie de la came définit la forme de la loi de levée de la soupape associée. De même, l'orientation angulaire de la came par rapport à l'axe de la soupape pour un angle de rotation du vilebrequin donné, 2910526 6 définit la position de cette courbe le long de l'axe gradué selon l'angle de rotation de vilebrequin. Avantageusement, selon l'invention, les deux cames 21, 22 sont conçues de telle manière que la loi de levée de chaque soupape d'échappement 12, 18 des 5 cylindres 1, 4 est différente, d'une part, de la loi de levée de chaque soupape d'échappement 16 du cylindres 3 qui s'allume consécutivement au cylindre 1 et, d'autre part, de la loi de levée de chaque soupape d'échappement 14 du cylindre 2 qui s'allume consécutivement au cylindre 4. Autrement dit, la loi de levée des soupapes d'échappement 12, 18 des cylindres 1, 4 d'extrémité est différente de la 10 loi de levée des soupapes d'échappement 14, 16 des cylindres 2, 3 du milieu. Les flux de gaz d'échappement libérés par les soupapes d'échappement des cylindres qui s'allument consécutivement génèrent alors des ondes de pression différentes. L'amplitude de l'onde résultant de la combinaison de ces ondes de pression est alors limitée, ce qui réduit le risque de remontée de cette 15 onde de pression résultante dans les cylindres. La vidange des cylindres est donc améliorée. Ici, la loi de levée de chaque soupape d'échappement 12, 18 des cylindres 1, 4 qui ne sont pas allumés consécutivement, est la même pour chacun de ces cylindres 1, 4. De même, la loi de levée de chaque soupape 20 d'échappement 14, 16 des cylindres 2, 3, est la même pour chacun de ces cylindres 2, 3. Pour obtenir des lois de levée pour les soupapes d'échappement 12, 18 qui diffèrent des lois de levée pour les soupapes d'échappement 14, 16, les cames 21, 22 de l'arbre à cames 20 sont conçues différemment l'une de l'autre. 25 Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous le moteur fonctionne à bas régime à 1500 tours/minutes. En variante, on peut prévoir que le moteur fonctionne entre 1000 et 2000 tours/minutes. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, les cames 21, 22 sont conçues de telle sorte que les soupapes d'échappement 12, 18 30 et les soupapes d'échappement 14, 16 obéissent respectivement à des lois de levée C280, C460 dont les courbes sont déphasées l'une par rapport à l'autre. C'est-à-dire que les débuts des lois de levée C280, C460 des paires de soupapes d'échappement ainsi que les fins de leur levée sont décalées le long de l'axe gradué en fonction de l'angle de vilebrequin. La forme et la taille des courbes de 2910526 7 lois de levée C280, C460 restent les mêmes. Ainsi pour une hauteur de levée non nulle donnée, les deux courbes de lois de levée C280, C460 présentent une même largeur. Pour obtenir ces lois de levée C280, C460 différentes, les cames 21, 22 5 de l'arbre à cames sont conçues de la manière suivante. Comme représenté sur les figures 4 et 5, pour un même angle de rotation du vilebrequin, les cames 21, 22 sont agencées avec l'arbre à cames 20 de telle sorte qu'elles présentent des orientations angulaires ALPHA1, ALPHA2 différentes les unes des autres par rapport à l'axe Al2, A14 de la soupape d'échappement 12, 14, 16, 18 associée. 10 L'angle ALPHA1, ALPHA2 est l'angle formé entre l'axe Al2, A14 de la soupape d'échappement et l'axe de symétrie de la came 21, 22. Ici, les cames sont conçues de telle sorte que le déphasage entre les deux courbes des lois de levées C280, C460 soit compris entre 5 et 30 degrés vilebrequin. Dans ce mode de réalisation représenté sur les figures 2, 4 et 5, les deux cames sont également 15 conçues avec la même géométrie, c'est-à-dire la même forme et la même taille. Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 3, les cames 21, 22 sont conçues de telle sorte que les soupapes d'échappement 12, 18 et les soupapes d'échappement 14, 16 obéissent à des lois de levée C28, C46 dont les courbes présentent des largeurs différentes les unes des autres, pour une 20 hauteur LEV de levée non nulle donnée. La largeur de la courbe pour une hauteur de levée donnée est appelée étalement. Ici, les cames sont conçues de telle sorte que pour une hauteur de levée de 0.7 mm, l'écart d'étalement des deux courbes des lois de levées C28, C46 soit compris entre 5 et 30 degrés vilebrequin. On remarque également que l'amplitude de la courbe C46 est plus faible que celle de 25 la courbe C28. Ici, les angles de vilebrequin pour lesquels débute et s'achève la levée de la soupape d'échappement sont les mêmes pour les soupapes d'échappement 12, 18 et pour les soupapes d'échappement 14, 16, mais les vitesses d'ouverture et de fermeture sont différentes. En variante, on peut prévoir que les angles de 30 vilebrequin pour lesquels s'ouvrent et se ferment les soupapes d'échappement 12, 18 et les soupapes d'échappement 14, 16 diffèrent. Pour obtenir les lois de levée C28, C46, ici, les cames de l'arbre à cames sont conçues avec des géométries différentes l'une de l'autre. Les deux cames présentent alors une forme et/ou une taille différente l'une de l'autre. 2910526 8 On peut également prévoir que la différence de géométrie prévue selon ce deuxième mode de réalisation soit combinée avec une différence d'orientation angulaire des cames comme décrit ci-dessus dans le premier mode de réalisation. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation 5 décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Ici, les lois de levée des soupapes d'échappement 12, 14, 16, 18 d'un même cylindre 1, 2, 3, 4 sont identiques. En variante, on peut prévoir qu'elles soient distinctes. 10 On peut également prévoir que la loi de levée de chaque soupape d'échappement des cylindres qui ne sont pas allumés consécutivement les uns aux autres, soit différente pour chacun de ces cylindres. De manière plus générale, quel que soit le nombre de cylindres, on peut prévoir que la loi de levée de chaque soupape d'échappement de chacun des 15 cylindres allumés consécutivement à un autre desdits cylindres, soit différente de la loi de levée de chaque soupape d'échappement de cet autre cylindre. On peut enfin prévoir que le moteur soit équipé d'un turbocompresseur pour augmenter les performances du moteur. Le moteur peut également comporter plusieurs rangées de cylindres, par exemple un moteur du type V8, 20 pour lequel les soupapes d'échappement de chaque rangée de cylindres sont commandées par des cames telles que décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Moteur (5) à combustion interne comportant : -au moins un premier (1, 4) et un deuxième (2, 3) cylindre qui comportent chacun au moins une soupape d'échappement (12, 14, 16, 18) des gaz brûlés, -des moyens d'allumage de chaque cylindre (1, 2, 3, 4) qui sont conçus pour allumer consécutivement ledit premier (1, 4) et ledit deuxième cylindre (2, 3), -une came (21, 22) pour chaque soupape d'échappement (12, 14, 16, 18) afin de commander la levée de chaque soupape d'échappement (12, 14, 16, 18), chaque came (21, 22) étant solidaire d'un arbre de came (20) mis en rotation au moyen d'un vilebrequin et la loi de levée (C280, C460 ; C28, C46) de chaque soupape d'échappement (12, 14, 16, 18) étant fonction de l'angle de rotation (ALPHA) du vilebrequin, caractérisé en ce que les deux cames (21, 22) sont conçues de telle manière que la loi de levée (C280 ; C28) de chaque soupape d'échappement (12, 18) du premier cylindre (1, 4) est différente de la loi de levée (C460 ; C46) de chaque soupape d'échappement (14, 16) du deuxième cylindre (2, 3). 2. Moteur selon la revendication précédente qui comporte plus de deux cylindres (1, 2, 3, 4), caractérisé en ce que la loi de levée (C280 ; C28) de chaque soupape d'échappement (12, 18) de chacun des cylindres allumé consécutivement (1, 4) à un autre (2, 3) desdits cylindres (1, 2, 3, 4), est différente de la loi de levée (C460 ; C46) de chaque soupape d'échappement (14, 16) de cet autre cylindre (2, 3). 3. Moteur selon la revendication précédente comportant un bloc-cylindres (5) pourvu de quatre cylindres (1, 2, 3, 4) disposés en ligne, caractérisé en ce que, d'une part, le premier cylindre (1) et le quatrième cylindre (4) sont disposés aux extrémités du bloc cylindre (5) et, d'autre part, le deuxième cylindre (2) et le troisième cylindre (3) sont disposés entre le premier cylindre (1) et le quatrième cylindres, et en ce que les moyens d'allumage sont conçus pour allumer les cylindres (1, 2, 3, 4) dans l'ordre suivant : premier, troisième, quatrième et deuxième cylindre. 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes comportant plus de deux cylindres, caractérisé en ce que la loi de levée (C280 ; C28) de chaque 2910526 10 soupape d'échappement (12, 18) des cylindres (1, 4) qui ne sont pas allumés consécutivement les uns aux autres, est la même pour chacun de ces cylindres. 5. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la loi de levée (C3) de chaque soupape d'échappement (12, 18) des cylindres (1, 4) qui 5 ne sont pas allumés consécutivement les uns aux autres, est différente pour chacun de ces cylindres. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant deux soupapes d'échappement (12, 14, 16, 18) par cylindre (1, 2, 3, 4), caractérisé en ce que les lois de levée (C280, C460 ; C28, C46) des soupapes 10 d'échappement (12, 14, 16, 18) d'un même cylindre (1, 2, 3, 4) sont identiques. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cames (21, 22) associées à des soupapes d'échappement (12, 14, 16, 18) dont les lois de levée (C3, C4) sont différentes, présentent une géométrie différente. 15 8. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour un même angle de rotation du vilebrequin, les cames (21, 22) présentent des orientations angulaires (ALPHAI, ALPHA2) différentes les unes des autres par rapport à l'axe (Al2, A14) de la soupape d'échappement (12, 14) associée. 20 9. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour les soupapes d'échappement (12, 14) dont les lois de levée sont différentes les unes des autres, les courbes formées par les lois de levée (C280, C460 ; C28, C46) de ces soupapes d'échappement (12, 14) présentent des largeurs différentes les unes des autres, pour une hauteur (LEV) de levée non 25 nulle donnée. 10. Moteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pour les soupapes d'échappement (12, 14) dont les lois de levée sont différentes les unes des autres, les courbes formées par les lois de levée (C280, C460 ; C28, C46) de ces soupapes d'échappement (12, 14) sont déphasées l'une par rapport à 30 l'autre.