Brevet FR2919341A1 — publié le 20090130

La présente invention concerne un ensemble pour moteur à combustion interne ainsi qu'un moteur à combustion interne équipé d'un tel ensemble. Le document DE-A-35 23 601 divulgue un ensemble pour moteur à combustion interne comprenant une culasse et un cylindre dans lequel se déplace un piston. La tête du piston, la base de la culasse et les parois du cylindre définissent une chambre de combustion dans laquelle du carburant et du comburant sont injectés. A cet effet, des soupapes sont prévues dans la culasse. Les soupapes s'ouvrent et se ferment en fonction du cycle du moteur. Pour réaliser une stratification en carburant par l'intermédiaire d'un piston secondaire mobile dans une chambre secondaire réalisée dans la culasse. Le déplacement du piston secondaire est synchronisé avec le déplacement du piston par un mécanisme à came et ressort. Le piston secondaire ferme la chambre de combustion à la fin de la phase d'échappement et l'ouvre à la fin de la phase d'admission, permettant ainsi la réalisation d'un meilleur remplissage de la chambre de combustion. Un mélange riche est réalisé en amont du piston secondaire et lors de la phase de compression, le piston secondaire est poussé et le mélange riche est évacué vers l'arrière du piston secondaire, c'est-àdire dans la chambre de combustion, grâce à des rainures réalisées dans les parois de la chambre de combustion. Un tel ensemble est compliqué à mettre en oeuvre et ne permet pas, en particulier, dans le cas des moteurs à combustion interne à injection directe (essence et diesel), d'améliorer les prestations de ces moteurs aussi bien en quantité de produits polluants émis, qu'en quantité de carburant consommé. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un ensemble pour moteur à combustion interne qui permet une meilleure stratification en carburant réduisant la quantité de produits polluants émis et de carburant consommé. A cet effet, la présente invention concerne un ensemble pour moteur à combustion interne comprenant: - une culasse, un cylindre et un piston délimitant une chambre principale de combustion, un injecteur de carburant débouchant dans la chambre principale de combustion, - une cuvette dont la face ouverte fait face à 10 l'injecteur et qui est mobile dans la chambre principale de combustion, et - un dispositif de mise en mouvement prévu pour faire passer la cuvette d'une position haute dans laquelle la cuvette et la culasse définissent une chambre 15 secondaire de combustion à une position basse dans laquelle la cuvette s'escamote à l'intérieur du piston. Avantageusement, le piston comporte un alésage dans lequel la cuvette s'escamote. Avantageusement, l'alésage délimite partiellement 20 la chambre de combustion. Avantageusement, des canaux traversent le piston, en s'étendant depuis le fond de l'alésage jusqu'à la chambre principale de combustion. Avantageusement, le dispositif de mise en mouvement 25 comprend un bras et un actionneur, le bras étant fixé à la cuvette et s'étendant à travers la culasse jusqu'à l'actionneur. Avantageusement, l'actionneur est un actionneur par arbre à came ou électromécanique. 30 L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant un ensemble selon l'une des variantes précédentes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci 35 apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente un ensemble pour moteur à combustion interne selon l'invention dans une première 5 position, et - la figure 2 représente l'ensemble pour moteur à combustion interne dans une deuxième position. La figure 1 représente un ensemble 1 pour un moteur à combustion interne dans une première configuration de 10 fonctionnement et la figure 2 représente le même ensemble dans une deuxième configuration de fonctionnement. L'ensemble 1 comprend une culasse 3, un cylindre 4 et un piston 5 mobile en translation dans le cylindre 4.La base de la culasse 3, la tête du piston 5 et les 15 parois du cylindre 4 définissent une chambre principale de combustion 2 destinée à recevoir un mélange de comburant et de carburant. L'ensemble 1 comprend un injecteur de carburant 8 qui débouche dans la chambre principale de combustion 2 et qui est disposé au niveau 20 de la base de la culasse et sensiblement sur l'axe du cylindre 4. Le comburant est admis par une soupape d'admission 6, le carburant 9 est injecté par l'injecteur 8 et le mélange brûlé est évacué après combustion par une soupape d'échappement 7. 25 L'ensemble 1 comprend également un ensemble mobile 10. L'ensemble mobile 10 comprend une cuvette 11 qui est prévue pour se déplacer à l'intérieur de la chambre principale de combustion 2 et un dispositif de mise en mouvement 12, 13. 30 La cuvette 11 présente sa face ouverte face à l'injecteur 8, c'est-à-dire vers la culasse 3. La cuvette 11 est mobile entre une position haute représentée sur la figure 1 et une position basse représentée sur la figure 2. Le déplacement de la cuvette 35 11 entre la position haute et la position basse est assurée par le dispositif de mise en mouvement 12, 13. Dans la position haute, les bords de la cuvette 11 viennent au voisinage immédiat de la base de la culasse 3, sans être à son contact. La cuvette 11 et la culasse 3 définissent ainsi une chambre secondaire de combustion 14 dont le volume est réduit par rapport au volume de la chambre principale de combustion 2. Dans la position basse, la cuvette 11 s'escamote à l'intérieur du piston 5, libérant ainsi entièrement la chambre principale de combustion 2. La tête du piston 5 comporte un alésage 15 destiné à recevoir la cuvette 11 et dans lequel elle s'escamote. Afin de faciliter le retrait de l'air situé entre le fond de la cuvette 11 et le fond de l'alésage 15, des canaux 16 sont réalisés entre le fond de l'alésage 15 et la chambre principale de combustion 2. Les canaux 16 s'étendent à travers le corps du piston 5, depuis le fond de l'alésage 15 jusqu'à la face du piston 5 qui délimite la chambre principale de combustion 2. Le dispositif de mise en mouvement peut par exemple prendre la forme d'un bras 12 et d'un actionneur 13, le bras 12 étant fixé à la cuvette 11 et s'étendant à travers la culasse 3 jusqu'à l'actionneur 13. L'actionneur 13 peut être, par exemple, un actionneur par arbre à came ou électromécanique. Sous l'action du dispositif de mise en mouvement 12, 13, la cuvette 11 passe de la position haute à la position basse et inversement. Dans la position haute, le carburant 9 est injecté uniquement dans la chambre secondaire de combustion 14. La quantité d'air disponible dans cette chambre secondaire de combustion 14 est ainsi limitée, créant une zone de mélange riche. Dans la position basse, le carburant 9 est injecté dans toute la chambre principale de combustion 2. La quantité d'air disponible est alors importante, créant ainsi une zone de mélange pauvre. En outre, le mouvement de la cuvette 11 vers la position basse et son introduction dans l'alésage 15 permet de générer des mouvements d'air 17 dans les canaux 16, permettant un apport supplémentaire d'air dans la zone de mélange pauvre. Dans le cas d'un moteur à injection direct essence, la stratification en carburant réalisée par l'ensemble 1 en position haute permet au moteur de fonctionner globalement en mélange pauvre. La sortie de cette zone de fonctionnement se fait en augmentant le volume d'air utilisable dans la chambre principale de combustion 2 par abaissement de la cuvette 11. En essence, la cuvette reste à la même position au cours de la combustion. Dans le cas d'un moteur à injection direct diesel, la stratification en carburant réalisée par l'ensemble 1 en position haute permet de réaliser une première phase de combustion avec un mélange riche dans la cuvette. Cette première phase riche génère très peu d'oxydes d'azote (NOx). L'abaissement de la cuvette 11 et son passage dans la position basse crée un apport d'air dans le mélange gazeux ce qui l'appauvrit. En diesel, la cuvette descend pendant la combustion pour apporter de l'air progressivement). Cet appauvrissement permet la post oxydation du monoxyde de carbone (CO) et des particules formées initialement. En outre, l'injection à haute pression de carburant dans la chambre secondaire de combustion 14 permet de réduire la pénétration et la propagation du spray. Le mélange ainsi obtenu avant le début de la combustion est alors plus riche, ce qui améliore le début de la combustion et réduit le bruit. REVENDICATIONS 1- Ensemble (1) pour un moteur à combustion interne comprenant: - une culasse (3), un cylindre (4) et un piston (5) délimitant une chambre principale de combustion (2), - un injecteur de carburant (8) débouchant dans la chambre principale de combustion (2), - une cuvette (11) dont la face ouverte fait 10 face à l'injecteur (8) et qui est mobile dans la chambre principale de combustion (2), et - un dispositif de mise en mouvement (12, 13) prévu pour faire passer la cuvette (11), d'une position haute dans laquelle la cuvette (11) et la culasse (3) 15 définissent une chambre secondaire de combustion (14), à une position basse (figure 2) dans laquelle la cuvette (11) s'escamote à l'intérieur du piston (5). 2- Ensemble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (5) comporte un alésage 20 (15) dans lequel la cuvette (11) s'escamote. 3- Ensemble (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alésage (15) délimite partiellement la chambre de combustion. 4- Ensemble (1) selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce que des canaux (16) traversent le piston (5), en s'étendant depuis le fond de l'alésage (15) jusqu'à la chambre principale de combustion (2). 5- Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de mise en 30 mouvement comprend un bras (12) et un actionneur (13), le bras (12) étant fixé à la cuvette (11) et s'étendant à travers la culasse (3) jusqu'à l'actionneur (13). 6- Ensemble (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'actionneur (13) est un actionneur 35 par arbre à came ou électromécanique. 7- Moteur à combustion interne comprenant un ensemble (1) selon l'une des revendications précédentes.