Brevet FR3120396A1 — publié le 20220909

L’invention porte sur un moteur à combustion interne (100) comprenant au moins un cylindre (1) présentant un corps de cylindre (10) délimitant, avec un piston (2) monté à l’intérieur de celui-ci, une chambre de combustion (3), au moins un circuit d’alimentation (4) de la chambre de combustion (3) en air, des moyens d’injection (6) d’un carburant dans l’air, au moins un circuit d’échappement (5) des gaz issus de la combustion du mélange de l’air et du carburant dans la chambre de combustion (3), au moins deux soupapes (8, 9), l’une au moins des soupapes étant une soupape d’admission de l’air dans la chambre de combustion (3), l’autre soupape étant une soupape d’échappement des gaz dans le circuit d’échappement, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (4) en air est pourvu d’au moins une vanne d’alimentation (12) située en amont de la soupape d’admission. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPRENANT AU MOINS UNE VANNE SITUEE EN AMONT DE LA SOUPAPE D’ADMISSION DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine des moteurs. L’invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre présentant un corps de cylindre délimitant, avec un piston monté à l’intérieur de celui-ci, une chambre de combustion, au moins un circuit d’alimentation de la chambre de combustion en air, des moyens d’injection d’un carburant dans l’air, au moins un circuit d’échappement des gaz issus de la combustion du mélange de l’air et du carburant dans la chambre de combustion, au moins deux soupapes, l’une au moins des soupapes étant une soupape d’admission de l’air dans la chambre de combustion, l’autre soupape étant une soupape d’échappement des gaz dans le circuit d’échappement. ETAT DE LA TECHNIQUE De manière classique, il est utilisé dans un moteur thermique à combustion interne des soupapes pour introduire dans la chambre de combustion du moteur soit un comburant, généralement de l'air, soit un mélange carburé et des soupapes pour évacuer les gaz d'échappement. Les soupapes permettent d’avoir une bonne étanchéité de fermeture aux fortes pressions liées aux phases de compression et de combustion des moteurs à combustion interne. De la fin de phase de combustion à la fin de la phase d’admission, les pressions et donc les contraintes d’étanchéité sont faibles. Le fonctionnement usuel d'un moteur équipé de soupapes est confronté à plusieurs problèmes. En premier lieu, les contraintes liées aux moteurs à soupapes, simples ou multiples, sont connues. Afin d’assurer un passage suffisant aux gaz au niveau des orifices d'admission et d'échappement, il est nécessaire de disposer, soit d’un nombre important de soupapes, soit de soupapes de large diamètre et à levée rapide. Ces dernières soupapes présentent l’inconvénient de rendre le fonctionnement du moteur bruyant et de nécessiter de forts ressorts de rappel pour éviter le phénomène de flottement ou d'affolement. Par ailleurs, les logements requis pour de telles soupapes impactent la forme de la culasse et l’emplacement des bougies, qui s’avèrent non optimaux. Enfin, ces soupapes d’échappement subissent un fort échauffement. En deuxième lieu, les moteurs à combustion interne sont fréquemment utilisés en faisant varier leur régime moteur. Or les besoins d’un moteur à ses différents régimes sont le plus souvent différents, et notamment ceux de leur alimentation en air ou en charge fraîche. De même si l'on cherche à faire varier la puissance d'un moteur à combustion interne, il faudra faire varier cette alimentation en air ou en charge fraîche. La résolution de ces problèmes passe habituellement, soit par un réglage de compromis des avances et retards à l’ouverture et à la fermeture des soupapes fixé pour toutes les plages de fonctionnement du moteur qui est trouvé pour satisfaire à ces différents besoins, soit en faisant varier les avances à l'ouverture et à la fermeture des soupapes ainsi que leurs levées par des moyens mécaniques ou électromécaniques. En troisième lieu, après la phase d'échappement un pourcentage des gaz de combustion reste dans les cylindres du moteur qui ne sont pas évacués par les soupapes d'échappements. Si le croisement de soupapes est faible, le pourcentage de ces gaz par rapport à la charge fraîche sera important. En quatrième lieu, dans le cas d'une avance à l'ouverture d'admission importante, la pression dans le conduit d'admission peut être inférieure à celle du cylindre. Il s'ensuit alors un refoulement des gaz de combustion dans le conduit d'admission, puis quand la pression a baissé dans le cylindre, ces gaz repartent dans le cylindre et pour finir dans le circuit d'échappement. Il s'ensuit une perte de performance du moteur du fait de ces trajets inutiles et du mélange des gaz de combustion avec la charge fraîche, ce qui est dommageable. Dans le cas des moteurs à allumage commandé avec une alimentation en carburant en amont de la chambre de combustion, lors de la phase de croisement des soupapes, une quantité plus ou moins importante d'air carburé passe au travers de la chambre de combustion directement du circuit d'admission du moteur à celui de l'échappement. Il s'ensuit une perte de mélange carburé qui ne sera pas utilisé lors de la combustion et donc un surcroît de consommation de carburant et une pollution par des rejets d'hydrocarbure. L’invention propose un moteur à combustion interne permettant de remédier aux problèmes susmentionnés. OBJET DE L’INVENTION A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre présentant un corps de cylindre délimitant, avec un piston monté à l’intérieur de celui-ci, une chambre de combustion, au moins un circuit d’alimentation de la chambre de combustion en air, des moyens d’injection d’un carburant dans l’air, au moins un circuit d’échappement des gaz issus de la combustion du mélange de l’air et du carburant dans la chambre de combustion, au moins deux soupapes, l’une au moins des soupapes étant une soupape d’admission de l’air dans la chambre de combustion, l’autre soupape étant une soupape d’échappement des gaz dans le circuit d’échappement, le moteur étant remarquable en ce que le circuit d’alimentation en air est pourvu d’au moins une vanne d’alimentation située en amont de la soupape d’admission et en ce que le moteur comporte une première sonde de pression située en amont de la vanne d’alimentation pour la mesure de la pression de l’air et une deuxième sonde de pression située en aval de la vanne d’alimentation et en amont de la soupape d’alimentation. La présence d’une vanne en amont de la soupape d’admission permet ainsi de faire varier l'avance et le retard de l'admission et d'éviter le refoulement des gaz d'échappement dans le circuit d'admission tandis que les soupapes conservent leur rôle de maintien de l'étanchéité du moteur pendant les phases de fortes pressions de la compression et de combustion. Les avances à l’ouverture des soupapes et leurs retards à la fermeture sont fixes et positionnés pour satisfaire aux besoins en avances et en retards les plus importantes du moteur sur toute ses différentes plages d’utilisation. Avantageusement, la vanne d’alimentation est située en aval de l’injection du carburant dans l’air circulant dans le circuit d’alimentation. Avantageusement, le circuit d’alimentation en air comporte deux conduits d’alimentation en air, distincts l’un de l’autre, l’un des conduits étant pourvu desdits moyens d’injection du carburant. Avantageusement, la vanne d’alimentation est une vanne rotative commune aux deux conduits d’alimentation et commandée pour assurer une ouverture alternée desdits conduits ou la fermeture simultanée des deux conduits. Avantageusement, chacun des conduits du circuit d’alimentation comporte une vanne d’alimentation. Avantageusement, le circuit d’échappement des gaz est pourvu d’une vanne d’échappement située en aval de la soupape d’échappement des gaz. Avantageusement, les vannes d’alimentation et d’échappement sont commandées par le calculateur du moteur. Avantageusement, l’une au moins des soupapes forment conjointement une soupape d’admission d’air et une soupape d’échappement des gaz. Avantageusement, le circuit d’alimentation en air comporte un clapet anti-retour. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles : La représente un moteur diesel selon un premier exemple de réalisation de l’invention ; La représente un moteur à allumage commandé présentant un arrangement similaire au moteur diesel de la ; La représente un moteur à allumage commandé selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention ; La représente une variante de réalisation du moteur à allumage commandé de la ; La représente une autre variante de réalisation du moteur à allumage commandé de la ; La représente le principe de fonctionnement des moteurs illustrés sur les figures 1 à 5 concernant les problèmes d’avances et de retard d’admission et d’échappement ; La représente un moteur à allumage diesel selon un autre exemple de réalisation de l’invention dans lequel chaque soupape sert à l’admission puis à l’échappement ; La représente un moteur à allumage commandé selon un autre exemple de réalisation de l’invention dans lequel chaque soupape sert à l’admission puis à l’échappement ; La représente le principe de fonctionnement des moteurs illustrés sur les figures 7 et 8. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. Dans ce qui suit, les termes « en amont » et « en aval » sont définis par rapport au sens de circulation des fluides (air, carburant, gaz). Le terme « vanne » comprend tout type de vannes, à savoir une vanne à voie multiple ou une vanne à une seule voie, ou tout autre équipement similaire tel que des tiroirs, des vannes rotatives, etc., et qui sont commandées soit électriquement, soit par commande électropneumatique ou par commande électrohydraulique. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) comprenant : - au moins un cylindre (1) présentant un corps de cylindre (10) délimitant, avec un piston (2) monté à l’intérieur de celui-ci, une chambre de combustion (3) - au moins un circuit d’alimentation (4) de la chambre de combustion (3) en air, - des moyens d’injection (6) d’un carburant dans l’air, - au moins un circuit d’échappement (5) des gaz issus de la combustion du mélange de l’air et du carburant dans la chambre de combustion (3), - au moins deux soupapes (8, 9, 80, 90), l’une au moins des soupapes étant une soupape d’admission de l’air dans la chambre de combustion (3), l’autre soupape étant une soupape d’échappement des gaz dans le circuit d’échappement, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (4) en air est pourvu d’au moins une vanne d’alimentation (12) située en amont de la soupape d’admission, et en ce que le moteur comporte une première sonde de pression (11) située en amont de la vanne d’alimentation (12) pour la mesure de la pression de l’air et une deuxième sonde de pression (14) située en aval de la vanne d’alimentation (12) et en amont de la soupape d’alimentation (8, 80). Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne d’alimentation (12) est située en aval de l’injection du carburant dans l’air circulant dans le circuit d’alimentation (4). Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (4) en air comporte deux conduits d’alimentation en air, distincts l’un de l’autre, l’un des conduits étant pourvu desdits moyens d’injection (6) du carburant. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne d’alimentation (12) est une vanne rotative commune aux deux conduits d’alimentation et commandée pour assurer une ouverture alternée desdits conduits. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des conduits du circuit d’alimentation (4) comporte une vanne d’alimentation. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d’échappement (5) des gaz est pourvu d’une vanne d’échappement (13) située en aval de la soupape d’échappement des gaz (9, 90). Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon la revendication 6 caractérisé en ce que les vannes d’alimentation et d’échappement (12, 13) sont commandées par le calculateur du moteur. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’une au moins des soupapes (80, 90) forment conjointement une soupape d’admission d’air et une soupape d’échappement des gaz. Moteur à combustion interne (100, 110, 120, 200, 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (4) en air comporte un clapet anti-retour.