Plus particulierement, I'invention est relative aux moteurs comprenant un arbre à cames et au moins deux cylindres, dans chaque cylindre se déplace un piston qui est associé à au moins deux soupapes d'admission, chacune placée dans un conduit d'admission, et à au moins une soupape d'échappement.

Dans les moteurs à injection directe habituellement rencontrés, le mélange air/carburant est préparé de manière à favoriser une baisse de la consommation du carburant et des émissions de C02. Pour cela, il est connu de réaliser des tètes de piston profilées. Toutefois, ceci peut tre insuffisant pour les moteurs de faibles cylindrées dans la mesure où le parcours moyen du carburant injecté dans les cylindres est très faible, ce qui peut induire des ratés de combustion par manque d'évaporation. II est alors nécessaire de stabiliser la combustion en brassant le mélange d'air et de carburant.

A cet effet, il est connu de créer des champs de vitesses des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion en utilisant des combinaisons de pistons correctement profites et des dispositifs mécaniques situés en amont des soupapes d'admission. On crée ainsi deux types de champs de vitesses turbulents : I'un des champs de vitesses est dit"rotationnel" ("SWIRL"), c'est-à- dire que les gaz s'écoulent perpendiculairement à l'axe du cylindre tandis que l'autre des champs de vitesses est dit"axial" ("TUMBLE") dans la mesure où les gaz se déplacent parallèlement à I'axe dudit cylindre.

Toutefois, ces dispositifs mécaniques alliés à la forme de la tète du piston, sont coûteux et ne permettent pas d'obtenir à tous les régimes moteur des champs de vitesses axiaux et rotationnels correctement adaptés. De surcroît, les volumes morts créés dans les conduits d'admission dans lesquels sont présents les dispositifs mécaniques, peuvent avoir des effets de reflux du gaz ou du mélange gaz/combustible indésirables.

Pour remédier a ces inconvénients, il a déjà été proposé, notamment par DE 198 10 466, que le déplacement desdites soupapes soit indépendant de la rotation de t'arbre à cames et commandé par un calculateur, qui commande, cylindre par cylindre, les instants d'ouverture et de fermetures desdites au moins deux soupapes d'admission en tenant compte, notamment, du régime moteur.

Mais les moyens de commande nécessaires, selon DE 198 10 466, sont complexes et coûteux.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients par des moyens à la fois plus simples et plus précis et d'un rendement fluidique supérieur.

A cet effet, selon l'invention, un moteur à combustion interne du type précité et connu par DE 198 10 466 est caractérisé en ce que les conduits d'admission sont conformés pour provoquer un champ de vitesses de I'air à l'intérieur du cylindre parallèle à l'axe de ce cylindre, et en ce que le calculateur commande le mouvement desdites au moins deux soupapes d'admission pour adapter la forme du champ de vitesses de t'air à l'intérieur du cylindre au régime moteur, et créer un champ de vitesses choisi parmi les champs de vitesses parallèles à l'axe du cylindre et rotationnels autour de I'axe du cylindre.

Ainsi, grâce à ces dispositions, il est possible de contrôler à tout instant le champ de vitesses à l'intérieur du cylindre grâce à la commande électronique des soupapes.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à I'autre des dispositions suivantes : -le moteur est un moteur à allumage commandé ; -la forme de la tte du piston est profilée pour provoquer, lors du mouvement du piston, I'un des mouvements axial et rotationnel du champ de vitesses de l'air ; -le calculateur commande la vitesse de déplacement de chaque soupape d'admission ;

-le calculateur contrôle les soupapes d'admission pour provoquer un champ de vitesses rotationnel lors du fonctionnement à charge réduite du moteur et un champ de vitesses axial lors du fonctionnement à charge élevée du moteur ; -le calculateur contrôle les soupapes d'admission pour obtenir une transition continue de l'un des champs de vitesse axial et rotationnel vers l'autre des champs de vitesses axial et rotationnel ; et -le calculateur contrôle les instants d'ouverture et de fermeture de ladite au moins une soupape d'échappement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de l'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à injection directe, muni de deux soupapes d'admission et de deux soupapes d'échappement qui sont commandées par un calculateur ; -les figures 2a et 2b sont des graphes montrant respectivement les mouvements synchronisés des soupapes d'admission selon l'art antérieur ; -les figures 3a et 3b montrent respectivement le mouvement des soupapes d'admission selon la présente invention pour obtenir un champ du type TUMBLE, avec des conduits d'aspiration conçus d'origine pour procurer ce type d'écoulement ; -les figures 4a et 4b montrent respectivement le mouvement des soupapes d'admission selon la présente invention pour obtenir un champ du type SWIRL ; et -les figures 5a et 5b montrent le mouvement des soupapes d'admission selon la présente invention pour passer de manière continue d'un champ du type SWIRL à un champ du type TUMBLE.

La figure 1 représente schématiquement l'un des cylindres 1 d'un moteur à combustion interne à injection directe. Ce moteur est de préférence à allumage commandé.

Dans ce cylindre 1 se déplace un piston 2 qui possède une tte 3 en vis-à-vis de laquelle sont situées deux soupapes d'admission 4 et 5 ainsi que

deux soupapes d'échappement 6 et 7. Chacune des soupapes d'admission 4 et 5 est placée dans l'un respectivement des conduits d'admission 8 et 9, et les soupapes d'échappement 6,7 sont respectivement placées dans des conduits d'échappement 10,11.

Afin d'injecter du carburant à intérieur du cylindre 1, un injecteur (non représenté) est positionné, de manière connue en soi, au dessus de la tte 3 du piston 2. Ce carburant se mélange avec t'air admis par les soupapes d'admission 4 et 5.

Les soupapes d'admission 4 et 5 sont par exemple des soupapes électromagnétiques dont l'ouverture et la fermeture sont commandées, selon la présente invention, par un calculateur 15 de contrôle moteur. Ce calculateur commande par ailleurs l'injecteur et I'allumage. Les soupapes 4 et 5 sont par exemple du type décrit dans le document WO 99/06677.

Le piston 2 se déplace alternativement verticalement selon l'axe X-X du cylindre 1. Sa tte 3 est de forme profilée pour provoquer, entre autre, dans la mesure du possible selon ses caractéristiques, des champs de vitesses de formes différentes à l'intérieur du cylindre 1 selon le régime moteur et la charge moteur. La tte 3 du piston 2 est par exemple celle décrite dans le document FR 9810293.

Typiquement, afin de brasser le mélange air/carburant, deux types de champ de vitesses sont créés. Un premier champ est appelé champ de vitesses "axial"ou"TUMBLE"dans lequel les gaz se déplacent parallèlement à l'axe X-X du cylindre 1, et un deuxième champ de vitesses est appelé"champ rotationnel" ou"SWIRL"dans lequel les gaz se déplacent perpendiculairement à I'axe X-X du cylindre 1.

En particulier le champ de vitesses SWIRL est créé lorsque la charge du moteur est faible et le champ de vitesses TUMBLE est crée lorsque la charge du moteur est élevée.

Selon la présente invention, les formes des parties constitutives du moteur, et notamment les formes des conduits d'admission 8,9, sont adaptées pour obtenir, par construction, un champ de vitesses TUMBLE.

Le passage du champ de vitesses TUMBLE au champ de vitesses SWIRL et inversement, est obtenu, selon la présente invention, par la commande électronique des soupapes d'admission 4 et 5. Celles-ci ne sont pas reliées à un vilebrequin du moteur de sorte qu'elles peuvent tre commandées indépendamment l'une de I'autre et indépendamment du cycle moteur.

Les figures 2a et 2b montrent respectivement que le mouvement des soupapes d'admission 4,5 de fart antérieur est lié à l'angle de rotation du vilebrequin du moteur. Les soupapes ont donc un mouvement qui ne peut pas tre commandé indépendamment du cycle moteur de sorte que le mouvement des soupapes ne permet pas de modifier le champ de vitesses, notamment la durée de pleine ouverture At1 est très faible et non variable.

Au contraire, selon la présente invention, les figures 3a à 5b montrent que la commande électronique des soupapes d'admission 4,5 rend le mouvement de ces soupapes indépendant de celui du vilebrequin et permet de modifier ou ne pas modifier de façon volontaire, le champ de vitesses selon le régime et la charge moteur.

Ainsi, en provoquant l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission 4,5 sensiblement simultanément respectivement aux instants t1 et t2 comme cela est représenté aux figures 3a et 3b, le calculateur 15 permet de ne pas modifier le champ du type TUMBLE créé par la forme des parties constitutives du moteur.

Le calculateur permet en outre de contrôler la durée d'ouverture At3 des soupapes d'admission 4,5 pour obtenir un effet TUMBLE maximum.

La commande électronique permet de plus de commander la vitesse d'ouverture et la vitesse de fermeture des soupapes d'admission 4,5 pour obtenir une modification plus ou moins rapide du champ de vitesses. La vitesse d'ouverture peut notamment tre différente de la vitesse de fermeture.

Lorsque la charge du moteur devient réduite, il est nécessaire de stabiliser la combustion, en créant un champ de vitesse rotationnel (SWIRL) élevé.

Selon la présente invention, ce champ SWIRL est obtenu par la commande électronique ces soupapes d'admission 4,5. Pour obtenir un effet SWIRL maximum, le calculateur commande à l'ouverture en un instant 14)'une 4 des deux soupapes d'admission 4,5 et maintient fermée l'autre soupape d'admission 5, comme cela est schématisé aux figures 4a et 4b. La durée d'ouverture At4 est également contrôlée.

De plus, la commande électronique des instants d'ouverture et de fermeture de chacune de ces soupapes d'admission 4,5, permet de passer de l'un de ces champs à I'autre des champs de manière continue.

Par exemple, aux figures 5a et 5b est représentée la commande des soupapes 4,5 pour passer du champ SWIRL au champ TUMBLE. L'ouverture de la deuxième soupape d'admission 5 en un instant t8 est postérieure à l'ouverture de la première soupape d'admission 4 en instant t6, tandis que ces deux soupapes 4,5 sont fermées quasi simultanément aux instants voisins t7 et t9.

Les durées respectives d'ouverture At5 et At6 ne sont donc pas égales.

Grâce à la commande électronique des soupapes 4,5, il est ainsi possible de stabiliser un champ de vitesses hautement turbulent (SWIRL ou TUMBLE) de façon à permettre la combustion d'un mélange air/essence extrmement pauvre et ainsi réduire la consommation de carburant sans nécessiter la présence de dispositifs mécaniques peu précis dans les conduits d'admission, en amont des soupapes d'admission. Notamment, les conduits d'admission sont d'un dessin simplifié favorisant l'effet TUMBLE (conduits d'admission droits) et provoquant une perte de charge minimale du flux traversant.

Par ailieurs, les soupapes d'échappement 6 et 7 sont également pilotées étectroniquement. Ainsi, outre les modes de fonctionnement connus, c'est-à-dire, le balayage (évacuation des gaz du cylindre) et I'EGR interne (recirculation des gaz d'échappement), il est possible de stabiliser la température de la chambre de combustion pour favoriser t'évaporation du jet de carburant. A cet effet, on module les lois de balayage et d'EGR interne par la commande des instants d'ouverture et de fermeture des soupapes d'échappement 6 et 7 pour

faire recirculer une quantité de gaz d'échappement supplémentaire et nécessaire pour stabiliser la température moyenne dans la chambre de combustion à une valeur appropriée. Ceci est particulièrement intéressant lorsque la charge est réduite puisque la température est alors naturellement basse.

On comprend que la commande électronique des soupapes d'admission 4,5 et d'échappement 6,7 peut en outre tre réalisée de manière indépendante pour chaque cylindre 1 du moteur pour stabiliser au mieux la combustion. Lors de la mise au point du moteur, les paramètres de contrôle des soupapes qui sont élaborés pour chaque cylindre en fonction du point de fonctionnement du moteur f (n, q), où n est le régime moteur et q est la charge, sont implantés dans des mémoires cartographique dans le calculateur 15 de contrôle moteur.