FR2920854A1

FR2920854A1 - Soupape a faible energie pour moteur a gaz sous pression

Info

Publication number: FR2920854A1
Application number: FR0757397A
Authority: FR
Inventors: Dominique Rochier
Original assignee: Exosun SAS
Current assignee: Exosun SAS
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-13
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: CA2698499A1; EP2185845A1; WO2009030761A1; FR2920854B1; US20100186720A1

Abstract

la soupape (1) destinée à un moteur à gaz sous pression comporte un premier élément fixe (3) apte à permettre une fixation de la soupape sur le moteur, un deuxième élément mobile (5) apte à obturer de manière conditionnelle un passage de communication un passage de communication (28) du gaz avec une chambre à volume variable du moteur, des premiers moyens de liaison déformables élastiquement (9) liant les premier et deuxième éléments ensembles.

Description

SOUPAPE A FAIBLE ENERGIE POUR MOTEUR A GAZ SOUS PRESSION L'invention concerne une soupape d'admission ou d'échappement pour un moteur à gaz sous pression.

Par définition, un moteur à gaz sous pression est un moteur de détente où une pression maximum règne de façon sensiblement continue dans un conduit d'admission ou d'alimentation du moteur. Une réalisation particulière d'un tel moteur à gaz sous pression est un moteur à gaz chaud de type Ericsson. Le document US 2005/0257523 décrit un moteur à gaz chaud de type Ericsson comportant une soupape d'admission et une soupape d'échappement comprenant toutes deux une tête plate de forme circulaire montée à l'extrémité d'une tige de forme sensiblement cylindrique. L'ouverture et la fermeture de l'échappement ainsi que de l'admission par ces soupapes s'effectue en utilisant un arbre à came, associé à chacune des soupapes, venant appuyer sur l'extrémité opposée à la tête plate de la tige cylindrique de chacune des soupapes. La mise en mouvement de ces arbres à came est effectuée à partir du mouvement de rotation du vilebrequin du moteur Ericsson. Cela nécessite des liaisons mécaniques entre les arbres à came et le vilebrequin. L'inconvénient d'un tel système est qu'une très grande partie de l'énergie fournit par le moteur Ericsson est nécessaire pour venir ouvrir et fermer alternativement les soupapes d'admission et

d'échappement. Cette énergie consommée abaisse drastiquement le rendement d'un tel moteur.

Un des buts de l'invention est de fournir une soupape améliorée destinée, soit à l'admission, soit à l'échappement, pour un moteur à gaz sous pression qui soit peu consommatrice d'énergie lors de son utilisation tout en permettant une circulation optimale du gaz sous pression mettant en oeuvre le moteur.

A cet effet, il est prévu, selon l'invention, une soupape destinée à un moteur à gaz sous pression comportant un premier élément fixe apte à permettre une fixation de la soupape sur le moteur, un deuxième élément mobile apte à obturer de manière conditionnelle un passage de communication du gaz avec une chambre à volume variable du moteur, et des premiers moyens de liaisons élastiquement déformables liant les premier et deuxième éléments entre eux.

Avantageusement, mais facultativement, la soupape comprend l'une des caractéristiques suivantes - la soupape est monobloc - la soupape forme une lame sensiblement plane 25 avant déformation ; - la soupape est sensiblement de forme circulaire ; - les premier et deuxième éléments sont en forme d'anneaux concentriques ; 30 - au repos, les premier et deuxième éléments sont sensiblement dans un même plan ; - au repos, les premier et deuxième éléments sont dans deux plans différents sensiblement parallèles entre eux ; - la soupape comporte un troisième élément mobile apte à obturer un deuxième passage de communication du gaz avec la chambre à volume variable et des deuxièmes moyens de liaisons déformables élastiquement liant les deuxième et troisième éléments entre eux ; - le troisième élément est en forme de disque sensiblement plan ; - les premiers et/ou deuxièmes moyens de liaisons déformables élastiquement comportent des languettes ; - les languettes sont de forme sensiblement spiralée et uniformément réparties sur une circonférence de la soupape.

Il est également prévu, selon l'invention, un 20 moteur à gaz sous pression comportant au moins une soupape présentant au moins une des caractéristiques précédentes.

D'autres caractéristiques et avantages de 25 l'invention apparaitront lors de la description, ci-après, d'un mode de réalisation d'une soupape d'admission, puis d'une soupape d'échappement, ainsi que d'une variante de réalisation. Aux dessins annexés - la figure 1 est une vue tridimensionnelle d'une 30 soupape d'admission selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2a est une vue en coupe selon II-II de la soupape de la figure 1 au repos ; - la figure 2b est une vue en coupe selon II-II de la soupape de la figure 1 en position ouverte ; - les figures 3a à 3d sont des vues en coupe schématiques simplifiées d'un moteur à gaz sous pression illustrant les étapes d'admission du gaz chaud sous pression dans la chambre à volume variable selon l'invention ; - la figure 4 est une vue tridimensionnelle en demi-coupe d'un cylindre d'un moteur à gaz sous pression illustrant une soupape d'échappement selon l'invention ; - la figure 5 est une vue tridimensionnelle de dessus du cylindre de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue tridimensionnelle partielle éclatée illustrant une variante de réalisation de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement, toutes deux selon l'invention.

En référence aux figures 1 à 2b, nous allons décrire une soupape d'admission (1) selon l'invention. La soupape (1) se présente, ici, sous la forme d'une 25 lame de faible épaisseur et de forme de révolution autour d'un axe (X).Par exemple, l'épaisseur de la lame est inférieure ou égale à 3/10ème de mm environ. Elle comporte, en partant d'une périphérie externe vers le centre, un premier élément en forme sensiblement 30 d'anneau (3), puis d'une série de languettes (9), puis d'un deuxième élément en forme d'anneau (5), puis une 15 20

deuxième série de languettes (13) et enfin d'un troisième élément (7) central de forme sensiblement d'un disque . L'ensemble des éléments formant la soupape (1) est venu de matière des uns et des autres, de sorte que la soupape soit monobloc. En variante, la soupape est composée de plusieurs matériaux différents.

Le premier élément (3) est dit fixe car il permet la fixation de la soupape (1) sur le moteur à gaz sous pression sur lequel elle est destinée à être montée. Le deuxième élément (5) est dit mobile et est lié au premier élément par la première série de languettes (9). Les languettes (9) sont de forme sensiblement spiralée et s'enroulent autour de l'axe (X) de la soupape (1). Ici, les languettes (9) sont uniformément réparties sur une circonférence extérieure du deuxième élément mobile (5) et sur une circonférence intérieure du premier élément fixe (3), les languettes (9) sont issues de matières de l'élément mobile (5) et de l'élément fixe (3). Elles sont réalisées par découpe de la lame formant la soupape (1). Les découpes (11) ainsi réalisées ont, elles-mêmes, une forme spiralée, s'enroulant autour de l'axe (X) de la soupape (1). Chacune des découpes spiralées (11) présentent, dans le sens des aiguilles d'une montre, une première extrémité externe (120) qui se situe au niveau d'une circonférence interne du premier élément fixe (3), suivie d'un enroulement autour et vers l'axe (X) de la soupape (1) pour se terminer par une deuxième extrémité (121), qui se situe sensiblement sur une circonférence externe du deuxième élément mobile (5). Ainsi, chaque découpe (11) délimite, dans une

première moitié environ, un bord externe d'une première languette (9) puis, dans une deuxième moitié environ, un bord interne d'une deuxième languette (9) successive à la première languette (9). Enfin, au niveau des extrémités (120) et (121) de chacune des découpes spiralées (11), il est aménagé un évasement (91) et (92) formant les extrémités des languettes (9) . Cet évasement permet de mieux répartir les contraintes qui sont susceptibles d'apparaître lors d'une déformation de ces languettes, déformation survenant lors de l'ouverture de la soupape d'admission (1) comme cela sera décrit ultérieurement.

De manière tout à fait similaire, le troisième élément (7), qui est lui aussi mobile, est relié au deuxième élément mobile (5) par la deuxième série de languettes (13) qui sont venues de matière à la fois avec le troisième élément mobile (7) et le deuxième élément mobile (5). De même, ici, la série de languettes (13) sont aux nombres de trois, uniformément réparties sur une circonférence extérieure du troisième élément mobile (7) et sur une circonférence intérieure du deuxième élément mobile (5), et sont réalisées à partir d'une série de découpes (15) spiralées autour et vers l'axe (X) réalisées dans la lame formant la soupape (1). La réalisation des découpes (15) est similaire à la réalisation des découpes (11) précédemment décrite. Au repos, la soupape (1) est sensiblement plane comme cela est illustré à la figure 2a. Lors de l'ouverture, la deuxième série de languettes 13 est dans un premier temps déformée, puis la première série de languettes (9) est déformée, ainsi la soupape présente

en coupe la forme illustrée en figure 2b, le troisième élément mobile (7), le deuxième élément mobile (5) et le premier élément fixe (3) se trouvant chacun dans un plan, les trois plans étant sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires sensiblement à l'axe (X) de la soupape (1).

En référence aux figures 3a à 3d, nous allons décrire le fonctionnement de la soupape d'admission (1) 10 qui vient d'être décrite. En remarque liminaire, il est à noter que dans les illustrations des figures 3a à 3d, l'échappement a été omis afin de simplifier la représentation et de bien ci-dessus. Le moteur à gaz sous pression (20) (21) lié par une biellette (23) à un Le piston (21) est apte à coulisser vertical sur les figures, dans un sur le dessus par une plaque formant culasse (27). Le piston (21) comporte sur une face supérieure un ressort de compression (26), ici un ressort à boudin. Le moteur (20) comporte au dessus de la plaque formant culasse (27) une chambre de 25 compression (25) apte à contenir, lors d'un fonctionnement du moteur (20), un gaz chaud sous pression. La plaque formant culasse (27) comporte un premier passage communicant (28), formé d'une série d'ouvertures, entre la chambre de pression (25) et le 30 cylindre (22) ainsi qu'un deuxième passage communicant (29). Le deuxième passage communicant (29) est formé d'une ouverture de forme cylindrique sensiblement de décrire 15 équipé d'une soupape d'admission selon l'invention décrite l'admission dans un moteur à gaz sous pression comporte un piston arbre à came (24). selon un axe, ici cylindre (22) fermé 20

révolution se et se trouve en regard du ressort de compression (26). Il est apte à recevoir une extrémité libre de ce ressort de compression (26) lors d'un fonctionnement du moteur à gaz sous pression (20). La soupape (1) selon l'invention est montée sur une face de la plaque formant culasse (27) délimitant la chambre de compression (25). En position de repos, comme cela est illustré dans la figure 3a, le deuxième élément mobile (3) ferme le premier passage communicant (28) alors que le deuxième élément mobile (7) ferme le deuxième passage communicant (29), le premier élément fixe (3) étant fixé par des moyens connus en soi sur la plaque formant culasse (27) ou bien serti dans des parois verticales délimitant la chambre de compression (25).

Lors d'un fonctionnement du moteur à gaz sous pression (20), lorsque le piston (21) remonte dans le cylindre (22) en fin de phase d'échappement qui sera décrite ultérieurement, l'extrémité libre du ressort (26) pénètre dans le deuxième passage communicant (29) et vient en appui contre le troisième élément mobile (7) de la soupape (1). Le piston continuant son mouvement vers le haut jusqu'à son point mort haut, le ressort de compression (26) est comprimé jusqu'à ce que ses spires deviennent jointives. Cette déformation du ressort de compression(26) est rendue possible car la pression existante dans la chambre de compression (25) applique la soupape d'admission (1) contre la plaque formant culasse (27).

L'effort généré par cette pression sur le troisième élément mobile (7) (cet effort a une valeur égale à la pression que multiplie la surface du troisième élément

mobile (7)) est supérieur à l'effort opposé exercé par le ressort de compression (26) lors de sa compression. Une fois que le ressort est comprimé à spires jointives, l'effort exercé par ce dernier sur le troisième élément mobile (7) devient supérieur à l'effort exercé par la pression régnant dans la chambre de compression (25) sur ce même troisième élément mobile (7). Alors, le ressort de compression (26) soulève le troisième élément mobile (7) en déformant de manière élastique les languettes (13) alors que le deuxième élément mobile (5) reste plaqué contre la plaque formant culasse (27) par la pression régnant dans la chambre de compression (25), gardant fermer le premier passage communicant (28). Cette phase de l'admission est illustré en figure 3b. une fois que le troisième élément mobile (7) se soulève, un flux (G) de gaz chaud sous pression s'établit autour des découpes (15) des lames (13) puis pénètre dans le passage communicant (29). Dès lors, la pression régnant dans la chambre de compression(25) vient appuyer sur le piston (21) au regard du deuxième passage communicant (29), obligeant ce dernier à débuter un mouvement de descente dans le cylindre (22) et l'établissement d'une chambre à volume variable (30). Dès lors, au niveau du premier passage communicant (28), de part et d'autre du deuxième élément mobile (25) règne la même pression. D'une part le ressort (26) continue à revenir vers sa position de repos tout en poussant vers le haut sur le troisième élément mobile (7) (la même pression s'exerçant de part et d'autre du troisième élément mobile) qui lui-même entraine alors dans son mouvement le deuxième élément (5) causant l'ouverture du premier passage communicant (28), ce qui permet d'augmenter le

flux (G) de gaz chaud de la chambre de compression (25) vers la chambre à volume variable (30) située entre la plaque formant culasse (27) et la face supérieure du piston (21). Cette situation est illustrée en figure 3c.

Le piston continuant son mouvement de descente, le ressort de compression (26) se retrouve dans une position détendue de repos. Dès lors, l'extrémité libre du ressort (26) au contact avec le troisième élément mobile (7) suit le mouvement du piston et redescend dans le deuxième passage communicant (28) sous les efforts de rappel dus aux languettes déformées (13), d'une part, et (9), d'autre part. Les deuxième (5) et troisième (7) éléments mobiles de la soupape (1) effectuent le même mouvement et viennent se plaquer successivement et respectivement sur le premier passage communicant (28) et le deuxième passage communicant (29), fermant ces derniers. Dès lors, aucun flux (G) de gaz chaud sous pression n'existe entre la chambre de compression (25) et la chambre à volume variable. Cependant, le gaz chaud sous pression introduit dans la chambre de volume variable (30) se détend et le piston (21) continue sa descente jusqu'à atteindre un point mort bas qui déclenchera le début de la phase d'échappement décrite ci-dessous. Une fois que la soupape (1) a refermé les passages communicants (28) et(29), celle-ci reste plaquée en position fermée sous l'effet de la différence de pression qui existe entre la pression régnante dans la chambre de compression (25) et la pression, inférieure, régnante dans la chambre à volume variable (30). D'un point de vue énergétique, la seule quantité d'énergie nécessaire pour mettre en mouvement la soupape

d'admission (1) est l'énergie nécessaire à déformer jusqu'à spires jointives le ressort de compression (26). Il est à noter que cette énergie nécessaire à déformer jusqu'à spires jointives le ressort de compression (26) est très faible par rapport à l'énergie nécessaire pour mettre en oeuvre des arbres à came venant appuyer sur des soupapes comme dans le document US 2005/0257523.

En référence à la figure 4, nous allons décrire une soupape d'échappement selon l'invention ainsi que la phase d'échappement. La soupape d'échappement (40) est, sur le principe, similaire à la soupape d'admission (1) qui vient d'être décrite. La soupape d'échappement (40) est de forme générale sensiblement de révolution et se présente sous la forme d'une lame de faible épaisseur. Par exemple, l'épaisseur de la lame est inférieure ou égale à 3/10ème de mm environ. La soupape d'échappement (40) comporte un premier élément fixe (42) dont le rôle est similaire au premier élément fixe (3) de la soupape d'admission (1) précédemment décrite. De même, la soupape d'échappement (40) présente un deuxième élément mobile (41) dont le rôle est similaire au deuxième élément mobile (5) de la soupape d'admission (1). Et de manière similaire, une série de languettes (43) relie le premier élément mobile (42) au deuxième élément mobile (41). La réalisation des languettes (43) est similaire à celle des languettes (15) et (9) que nous avons décrites pour la soupape d'admission (1). La différence notable entre la soupape d'admission (1) et la soupape d'admission (40) est qu'au repos, la soupape d'échappement est en position ouverte comme illustré dans la figure 4, c'est-à-dire que le deuxième élément

(41) qui forme un anneau sensiblement plan se trouve dans un plan différent et sensiblement parallèle à un plan contenant le premier élément fixe (42) lui-même en forme d'anneau sensiblement plan. Une fois découpées, les languettes (43) sont déformées de manières plastiques, afin que la soupape (40) présente cette configuration au repos. Comme cela est illustré à la figure 4, la plaque formant culasse (27) comporte une série d'orifices (44) formant un passage communicant entre la chambre à volume variable (30) et le conduit d'échappement (50). Ces ouvertures (44) sont uniformément réparties sur une circonférence et se trouvent en regard de l'élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40). Il est à noter que les orifices (28) formant le premier passage communicant d'admission sont eux-mêmes uniformément répartis sur une circonférence et en regard du deuxième élément mobile (5) de la soupape d'admission comme cela est illustré en figure (5). Le piston (21) est équipé d'un ressort d'appui (45) dont la constitution ici est similaire à celle de la soupape d'échappement (40). En effet, le ressort d'appui (45) présente un premier élément fixe (47) apte à permettre la fixation du ressort d'appui (45) sur le piston (21) et d'un deuxième élément mobile (46) qui, le ressort d'appui (45) une fois monté sur le piston (21), se trouve en regard du deuxième élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40). Le deuxième élément mobile (46) du ressort d'appui (45) est lié au premier élément fixe (47) du ressort d'appui (45) par une série de languettes spiralées (48) similaires aux languettes spiralées (43) de la soupape d'échappement (4 0) .

Nous allons maintenant décrire le fonctionnement de la soupape d'échappement (40) selon l'invention. Lors de la phase d'admission et de détente, la pression qui règne dans la chambre à volume variable (30) est supérieure à la pression existante dans le conduit d'échappement (50) auquel les orifices (44) donnent accès. Cette différence de pression permet de maintenir plaqué en position fermée le deuxième élément mobile (41) sur la plaque formant culasse 27 fermant les orifices (44), et ce malgré les efforts de rappel exercés par les languettes (43) alors élastiquement déformées. Lorsque le piston, lors de la phase de détente suivant la phase d'admission, arrive dans sa position de point mort bas tel qu'illustré en figure 4, il provoque alors une communication la chambre à volume variable (30) avec un orifice (52) de la paroi du cylindre (22). Cet orifice (52) est lié à une tubulure (51) qui mène, dans sa partie supérieure, au conduit d'échappement. La tubulure (51) établit un circuit dit de délestage. Dès lors, grâce à ce circuit de délestage, la pression régnant dans la chambre de volume variable (30) devient égale à la pression régnant dans le conduit d'échappement, au delà des ouvertures (44). A ce moment, sous l'effet du rappel élastique des languettes spiralées (43), le deuxième élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40) est décollé de la plaque formant culasse (27) ouvrant ainsi les ouverture (44) qui permettront d'évacuer le gaz contenu dans la chambre de volume variable (30) lors d'une remontée vers le point mort haut du piston (21). Avant que le piston (21)

atteigne son point mort haut, signifiant le début du cycle d'admission qui a été décrit ci-dessus, l'élément mobile (46) du ressort d'appui (45) vient en contact avec l'élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40), ce qui va permettre de venir plaquer de nouveau l'élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40) sur la plaque formant culasse (27) afin de fermer les orifices (44) et ce jusqu'au début de la phase d'admission précédemment décrite. Nous rappelons que dès le début de cette phase d'admission, une pression équivalente à la pression établie dans la chambre de compression (25) s'établit dans la chambre à volume variable (30), pression largement suffisante pour maintenir alors fermée par l'élément mobile (41) de la soupape d'échappement (40) les orifices d'échappement (44) jusqu'à mise en oeuvre du circuit de délestage (51), lorsque de nouveau le piston (21) atteindra de nouveau son point mort bas. D'un point de vue énergétique, la seule consommation d'énergie nécessaire pour mettre en oeuvre cette soupape d'échappement (40) selon l'invention est l'énergie nécessaire à déformer les languettes spiralées (43) de la soupape d'échappement (40), dépense d'énergie qui reste bien inférieure à la mise en oeuvre d'un arbre à came comme pour le moteur à gaz chaud de type Ericsson décrit dans le document US2005/0257523. Il est à noter qu'en fonction du régime moteur et des températures de fonctionnement, un taux de remplissage de la chambre à volume variable lors d'une phase d'admission peut fluctuer autour d'un taux idéal évitant d'enrayer le cycle de fonctionnement du moteur. L'utilisation d'une soupape d'échappement selon

l'invention permet de gommer et de s'affranchir de ces éventuelles fluctuations: • dans le cas d'un sous remplissage de la chambre à volume variable, l'ouverture de la soupape d'échappement selon l'invention intervient avant le point mort bas du piston. Ceci évite de générer, en fin de course du cycle de détente, une dépression dans la chambre à volume variable opposée au mouvement du piston et donc consommatrice d'énergie. • dans le cas d'un remplissage trop important de la chambre à volume variable, le circuit de délestage permet une ouverture de la soupape d'échappement selon l'invention en position point mort bas du piston ce qui évite d'enrayer le fonctionnement du cycle.

Ainsi, une stabilité de fonctionnement de l'échappement est donc assurée et son fonctionnement reste optimal quelques soit le taux de remplissage du cylindre.

En référence à la figure 6, nous allons brièvement décrire une variante de réalisation à la fois de la soupape d'échappement selon l'invention et de la soupape d'admission toujours selon l'invention. La soupape d'admission (100) de cette variante de réalisation se différencie de la soupape d'admission (1) précédemment décrite par la présence d'une série d'orifices (101) uniformément répartis sur une circonférence du deuxième élément mobile de la soupape

d'admission (100). Entre deux orifices successifs (101), le deuxième élément mobile de la soupape d'admission (100) présente un bras de matière (102). Le nombre d'orifices (101) est identique au nombre d'orifices formant le premier passage communicant (28) dans la plaque formant culasse (27). Toutefois, chaque orifice de la plaque formant culasse (27) est en regard d'un bras (102) du deuxième élément mobile de la soupape d'admission (100). Ainsi, lorsque le deuxième élément mobile de la soupape d'admission (100) est plaqué contre la plaque formant culasse (27), chaque bras (102) ferme un orifice correspondant du premier passage communiquant (28). La présence des orifices (101) sur la soupape d'admission (100) permet d'optimiser au maximum le flux (G) de gaz chaud sous pression lors de l'ouverture de cette soupape d'admission (100), tout en allégeant la soupape en elle-même.

D'une manière similaire, la soupape d'échappement (110) de cette variante de réalisation se différencie de la soupape d'échappement (40) précédemment décrite par la présence d'une série d'ouverture (111) uniformément répartie sur une circonférence de deuxième élément mobile de la soupape d'échappement (40). De même, un bras de matière (112) se situe entre deux orifices (111) consécutifs. Le nombre d'orifices (111) est similaire au nombre d'orifices d'échappement (44) aménagé dans la plaque formant culasse (27). Toutefois, chaque bras (112) se trouve en regard d'un orifice (44) correspondant. Ainsi, lorsque le deuxième élément mobile de la soupape d'échappement (110) est plaqué contre la plaque formant culasse (27), le bras (112) vient fermer

l'orifice (44) associé. De même, la présence d'orifice (111) permet d'optimiser au maximum le flux d'échappement du gaz présent dans la chambre à volume variable lors de la phase d'échappement, tout en allégeant la soupape en elle-même.

Il est à noter que l'utilisation de soupapes selon l'invention dans un moteur à gaz sous pression permet de concilier faible dépense d'énergie à leur mise en oeuvre et optimisation des flux de gaz. Il est ainsi possible d'atteindre de hautes vitesses de rotation du moteur avec un haut rendement de fonctionnement. Par exemple, la différence de puissance motrice mise en jeu dans un moteur à explosion traditionnel et un moteur à gaz sous pression peut-être d'un facteur dix. Ce facteur existe entre une explosion générant 30 bars environ( dans un moteur à explosion) et la détente de gaz comprimé à 3 bars (dans un moteur à gaz sous pression). La motricité de la détente d'un gaz faiblement comprimé étant moindre, les résistances passives liées au frottement, à l'entraînement d'arbres à cames et à l'effort d'activation des ressorts de soupapes prennent rapidement des proportions importantes pouvant détruire le rendement global.

Comparer à une solution avec soupapes comme illustrée dans le document US2005/0257523, le mécanisme de distribution utilisant des soupapes selon l'invention met en mouvement de faibles masses (la lame formant les soupapes selon l'invention présente une épaisseur inférieure ou égale à 3/10ème de mm environ) retenues par des moyens de liaison déformables élastiquement

présentant des efforts d'activation faible. La diminution des masses en mouvement permet des temps de réponse compatibles avec de haute fréquence de sollicitation sans surdimensionner les moyens de liaison déformables élastiquement en raideur. Ces considérations permettent de diminuer d'un facteur dix environ l'énergie d'activation de la distribution comparé à une solution à soupapes massives traditionnelle d'ouverture équivalente comme illustrée dans le document US2005/0257523. D'autre part, dans un moteur à gaz sous pression, la pression maximum règne de façon continue dans le conduit d'alimentation. Aussi l'effort nécessaire à l'ouverture d'une soupape d'admission traditionnelle est proportionnel à sa surface. L'ouverture étagée de la soupape d'admission selon l'invention diminue l'énergie d'activation nécessaire tout en offrant un flux de gaz sous pression important de la chambre de compression vers la chambre à volume variable. Ceci contribue à alimenter le moteur de façon optimal en améliorant le taux de remplissage à vitesse de rotation élevée. L'énergie d'activation d'une soupape non étagée monolithique équivalente serait dix à trente fois supérieure. Ainsi cela permet d'augmenter la section de passage du gaz indépendamment de l'effort à fournir pour ouvrir la soupape selon l'invention. Ce qui est impossible avec une soupape traditionnelle. L'utilisation de soupapes selon l'invention dans un moteur à gaz sous pression permet d'obtenir de hauts rendements de détente par une minimisation des énergies d'activation de la distribution tout en étant compatible avec des flux de gaz importants facilitant la montée en régime du moteur sans détruire le taux de remplissage de la chambre à volume variable.

Bien entendu, il est possible d'apporter de 5 nombreuses modifications à l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.

Claims

REVENDICATIONS

1. Soupape (1, 40 ; 100, 110) destinée à un moteur à gaz sous pression (20), caractérisée en ce qu'elle comporte un premier élément fixe (3, 42) apte à permettre une fixation de la soupape sur le moteur, un deuxième élément mobile (5, 41) apte à obturer de manière conditionnelle un passage de communication (28, 44) du gaz avec une chambre à volume variable (30) du moteur, des premiers moyens de liaison déformables élastiquement (9, 43) liant les premier et deuxième éléments ensembles.

2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en 15 ce qu'elle est monobloc.

3. Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle forme une lame sensiblement plane avant déformation.

4. Soupape selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est sensiblement de forme circulaire. 25

5. Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premier et deuxième éléments sont en forme d'anneau concentrique.

6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en 30 ce que, au repos, les premier et deuxième éléments sont sensiblement dans un même plan. 20

7. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que, au repos, les premier et deuxième éléments sont dans deux plans différents sensiblement parallèles entre eux.

8. Soupape selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un troisième élément mobile (7) apte à obturer un deuxième passage de communication (29) du gaz avec la chambre à volume variable (30) et des deuxièmes moyens de liaisons déformables (13) liant les deuxième et troisième éléments entre eux.

9. Soupape selon la revendication 8, caractérisée en 15 ce que le troisième élément est en forme de disque sensiblement.

10. Soupape selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les premiers et/ou deuxièmes 20 moyens de liaisons déformables élastiquement comportent des languettes (9, 13, 43).

11. Soupape selon la revendication 10, caractérisée en ce que les languettes sont de 25 formes sensiblement spiralée et uniformément réparties sur une circonférence de la soupape.

12. Moteur à gaz sous pression de type (20) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une 30 soupape selon l'une des revendications 1 à 11.

13. Moteur à gaz sous pression selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est à gaz chaud de type Ericsson.