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Dispositif d'obturation partielle du circuit d'admission d'un moteur à combustion interne à injection
La présente invention concerne un dispositif d'obturation permettant d'agir sur le débit gazeux circulant entre le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne et ses différents cylindres.
La grande majorité des véhicules terrestres sont actuellement équipés de moteurs à combustion interne à cylindres, par exemple de moteurs à explosion, de moteurs diesel, etc. Ces moteurs libèrent cependant dans l'atmosphère de grandes quantités de substances dont certaines peuvent être nuisibles pour l'homme et l'environnement. Vu les quantités totales élevées de ces émissions, toute amélioration du rendement et/ou du niveau de pollution de ces moteurs est particulièrement souhaitable.
Outre diverses améliorations au niveau de la conception des moteurs proprement dits, différents systèmes ont déjà été proposés en vue de moduler l'alimentation de moteurs en mélange combustible, dans le but de réduire leur niveau de pollution. Ainsi, par exemple, dans le document US 4147137, on décrit un dispositif qui permet de faire en sorte que le mélange combustible introduit dans les cylindres d'un moteur soit constitué d'une succession de différentes "couches"pouvant présenter chacune une composition différente, optimisée en fonction du cycle de fonctionnement du moteur, en vue de réduire son niveau de pollution.
Pour ce faire, ce dispositif comprend un cylindre creux dans lequel débouchent plusieurs tubulures alimentées chacune en un mélange gazeux de composition différente ; à l'intérieur de ce cylindre est disposé un organe d'obturation, muni d'ouvertures, capable de pivoter et éventuellement de se déplacer axialement de façon à mettre sélectivement certaines des tubulures d'admission en communication avec la conduite de sortie de ce dispositif, qui est reliée aux différentes soupapes d'admission du moteur. Ce dispositif est clairement d'une très grande complexité. En outre, il doit pivoter à une vitesse élevée et en synchronisme avec le moteur, ce qui pose des problèmes d'usure, d'échauffement, de synchronisation, etc. Enfin, il n'est destiné à réguler un débit qu'à destination d'une conduite de sortie unique.
La présente invention vise à fournir un dispositif très simple permettant notamment d'améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne-et
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en particulier de réduire son niveau de pollution-en agissant sur son alimentation en air. De manière plus précise, l'invention concerne un dispositif d'obturation partielle permettant d'obturer sélectivement une ou plusieurs des tubulures d'admission d'un moteur à combustion interne à plusieurs chambres de combustion, à injection, comprenant un corps creux comportant un ou plusieurs orifices d'entrée, dont le nombre est Nin, et plusieurs orifices de sortie, et dans leqyel peut coulisser un tiroir d'obturation, muni de tronçons de canalisation de manière à permettre d'obturer ou de mettre sélectivement en communication de 1 à Nin orifice (s)
d'entrée par rapport à un ou plusieurs des orifices de sortie.
Par moteur à injection, on entend désigner un moteur dans lequel le carburant est mélangé à l'air à proximité immédiate des soupapes d'admission des chambres de combustion (éventuellement dans les chambres de combustion). Il peut notamment s'agir d'un moteur rotatif (Wankel), ou, plus classiquement, d'un moteur à cylindres (à pistons coulissants). Pour des raisons de simplicité, mais sans que cela n'ait de caractère limitatif, la suite du texte fera uniquement référence à un moteur à cylindres, et le terme"cylindre"devra être considéré comme équivalent à"chambre de combustion".
Associé à ce type de moteur, le dispositif de l'invention agit uniquement sur le débit d'air, le débit de carburant étant déterminé uniquement par le système d'injection.
Le dispositif d'obturation décrit ci-dessus peut être utilisé en combinaison avec tout moteur à combustion interne à injection dont au moins un cylindre comprend au moins deux tubulures d'admission l'alimentant en air. De préférence, il s'utilise avec un moteur comprenant un nombre de cylindres (Nc) au moins égal à 2, et un nombre de soupapes d'admission par cylindre (Ns) au moins égal à 2, et permet ainsi d'alimenter sélectivement une ou plusieurs des soupapes de chaque cylindre.
Il a en effet été constaté que dans certaines conditions particulières de fonctionnement, en particulier à faible charge, la réduction du débit d'alimentation en air du moteur, et par conséquent de la stoéchiométrie du mélange combustible, permettait d'abaisser le niveau de pollution. Il est à noter qu'en l'absence de dispositif spécifique de régulation, le débit d'air fourni au moteur est principalement déterminé par la position du papillon des gaz, qui dépend de l'enfoncement de la pédale d'accélération. Ce débit ne tient dès lors pas compte de la charge réelle du moteur, qui, même pendant une phase d'accélération, peut cependant être faible, par exemple dans une descente.
Les systèmes existants ne
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permettent pas de prendre de telles situations en considération ; ils prennent en compte la charge du moteur tout au plus en agissant sur l'injection du carburant
Les tubulures d'admission du moteur sont celles qui mènent à chacune des soupapes d'admission. Chacun des orifices de sortie du dispositif de l'invention peut être raccordé à une ou plusieurs tubulures d'admission du moteur. Dans la plupart des cas, on préfère toutefois que chaque tubulure d'admission du moteur soit directement raccordée à un seul orifice de sortie du dispositif Ce dernier comprend alors autant d'orifices de sortie que le nombre total de soupapes d'admission du moteur.
Le ou les orifices d'entrée du dispositif d'obturation sont raccordés au collecteur d'admission, qui distribue l'air aux différentes tubulures d'admission, directement dans un moteur classique, et par l'intermédiaire du dispositif d'obturation susmentionné selon la présente invention. Le nombre de ces orifices d'entrée est quelconque. D'excellents résultats ont été obtenus lorsque le nombre d'orifices d'entrée du dispositif (Nin est égal au nombre de ses orifices de sortie (nous. Selon une autre variante avantageuse, Nin = Nc. Selon une autre variante particulièrement simple enfin, Nin = 1.
Les tronçons de canalisation aménagés dans le tiroir d'obturation permettent de mettre sélectivement en communication certains des orifices d'entrée du dispositif avec certains de ses orifices de sortie, en fonction de la position du tiroir à l'intérieur du corps creux. Une variante de réalisation avantageuse consiste à ce que le nombre de tronçons de canalisation du tiroir (Nt) soit égal au nombre d'orifices de sortie du dispositif (nous. Selon une autre variante avantageuse, qui est plus simple lorsque Nin est différent de Nout, on choisit Nt = Nin. Par ailleurs, on choisit souvent Nt = Nc. Le dispositif est conçu de manière à ce qu'au moins un de ses orifices de sortie soit toujours en communication avec au moins un orifice d'entrée.
Avantageusement, le dispositif doit également permettre de mettre simultanément tous les orifices de sortie en communication avec le ou les orifices d'entrée. De préférence, le nombre d'orifices de sortie qui ne sont jamais obturés (Nf) est au moins égal au nombre de
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chambres de combustion du moteur (Nf > Nc). De manière particulièrement préférée, Nf= Nc. Dans le cas d'un moteur comportant plusieurs soupapes d'admission par cylindre, le choix de Nf Ne permet de faire en sorte que chaque cylindre soit alimenté en permanence par au moins un des orifices de sortie du dispositif
La forme des tronçons de canalisation du tiroir est quelconque.
Afin de
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réduire les pertes de charge, ils sont de préférence substantiellement rectilignes et approximativement perpendiculaires à l'axe de coulissement du tiroir, les orifices d'entrée et de sortie du dispositif étant fréquemment diamétralement opposés.
Le corps du dispositif, creux, comporte au moins un tronçon principal, dans lequel débouchent les orifices d'entrée et de sortie, et à l'intérieur duquel coulisse le tiroir, ou plus précisément la partie du tiroir munie de tronçons de canalisation. Ce tronçon principal du corps creux peut avoir une forme quelconque, pour autant qu'elle permette le coulissement du tiroir, ce qui impose qu'elle ait une section transversale substantiellement constante. De préférence, en outre, le tiroir n'est pas libre de pivoter autour de son axe de coulissement.
Le tiroir d'obturation peut être creux ou massif, et présente une section transversale extérieure correspondant à la section transversale intérieure du corps creux, de manière à permettre son coulissement tout en réduisant autant que possible la distance séparant la surface extérieure du tiroir et la surface intérieure du corps creux, afin de réduire au minimum tout débit de fuite entre des orifices que l'on ne souhaite pas mettre en communication. A cette fin, il est également possible d'utiliser des joints ou tous autres dispositifs similaires. Le tiroir est conçu de façon à obturer les orifices en face desquels ne se trouve pas l'un des tronçons de canalisation du tiroir.
Selon une variante particulière, le tiroir peut être constitué d'une languette de faible épaisseur, ses tronçons de canalisation consistant alors en de simples ouvertures pratiquées dans cette languette.
Selon une autre variante, les orifices d'entrée et de sortie du corps creux se trouvent d'un même côté de celui-ci, dans des plans radiaux identiques ou différents, et non diamétralement opposés. Dans ce cas, les tronçons de canalisation du tiroir doivent plutôt présenter la forme de logements ne traversant pas le tiroir d'un côté à l'autre, ou encore la forme d'un U aplati.
Le tiroir peut être déplacé grâce à tout dispositif connu à cet effet. En particulier, il peut être déplacé sous l'effet d'une pression ou d'une dépression d'air ou de tout autre fluide ; c'est ce mode de déplacement qui sera explicité dans la suite de cette description. Cette (dé) pression est dans ce cas appliquée à un organe de type connu permettant de la convertir en un déplacement. Selon une variante avantageuse, le tiroir est déplacé dans au moins un sens grâce à une pression et/ou à une dépression exercée sur au moins un piston relié mécaniquement au tiroir. Ce piston se déplace naturellement dans une chambre substantiellement étanche et de section constante.
Ce piston peut se trouver à une certaine distance du tiroir, et y être relié
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par une tringle ou tout autre moyen de transmission. On préfère cependant que le tiroir comporte, outre une partie munie de tronçons de canalisation, au moins une partie faisant office de piston, destinée à assurer son déplacement sous l'effet d'une (dé) pression d'air ou de tout autre fluide. Ce piston, qui fait alors partie intégrante du tiroir, est de préférence disposé à l'une de ses extrémités. Selon un mode de réalisation particulier, il se déplace dans une chambre qui constitue un prolongement du corps creux dans lequel coulisse le tiroir d'obturation. Il est souhaitable que sa face active, c'est-à-dire la face sur laquelle s'exerce la (dé) pression, soit approximativement perpendiculaire à l'axe de coulissement du tiroir.
La superficie de la face active du piston est choisie de façon classique, en fonction de la force nécessaire à son déplacement, de la (dé) pression maximale dont on dispose pour assurer ce déplacement, de la vitesse de déplacement souhaitée, etc.
Cette superficie peut donc éventuellement être différente-de préférence supérieure-à celle de la section transversale de la partie du tiroir munie de tronçons de canalisation. De ce fait, la chambre dans laquelle se déplace le piston, qui constitue un second tronçon du corps creux du dispositif d'obturation, présente une section transversale qui est généralement supérieure à celle du tronçon principal du corps creux. Le jeu entre le piston et la surface intérieure de la chambre doit être réduit au minimum ; si nécessaire, on installe un ou plusieurs joints ou autres éléments d'étanchéité à la périphérie du piston.
Lorsque la section transversale du piston est supérieure à celle de la partie du tiroir munie de tronçons de canalisation, le piston sépare la chambre en deux parties, de volumes variables selon sa position ; au moins l'une de ces deux parties peut être mise en communication avec une source de (dé) pression, de manière à pouvoir déplacer le piston et le tiroir. Selon une variante particulière, seule l'une de ces parties peut être raccordée à une source de (dé) pression, l'autre partie étant mise à la pression atmosphérique par une simple ouverture. Si cette disposition ne suffit pas à exercer une force de rappel suffisante sur le piston et donc sur le tiroir, il est utile que le piston soit équipé d'un dispositif de rappel, par exemple d'un ou plusieurs ressorts.
Ce dispositif de rappel peut être disposé dans la chambre, ou même en dehors de celle-ci, par exemple à l'extrémité du tiroir opposée à celle servant de piston. Un tel dispositif de rappel est généralement superflu si la source de pression peut produire alternativement aussi bien des pressions supérieures qu'inférieures à la pression atmosphérique. Selon une autre variante, chacune des deux parties de la chambre où se déplace le piston peut être
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raccordée à une source de (dé) pression. Avantageusement, chacune de ces deux parties peut être alternativement raccordée à une même source de (dé) pression, par l'intermédiaire de vanne (s) permettant de mettre sélectivement cette source en communication avec l'une des parties de la chambre, et l'autre en communication avec la pression atmosphérique.
On comprendra aisément que d'autres variantes non-décrites sont néanmoins utilisables de façon équivalente : ainsi, par exemple, on pourrait se servir de chacune des deux extrémités du tiroir comme pistons.
Selon un mode de réalisation avantageux, on provoque le déplacement du tiroir dans au moins un sens en exerçant partiellement ou totalement sur le piston la dépression régnant dans le collecteur d'admission du moteur. Ceci peut se faire très simplement en reliant ce dernier à la chambre où se déplace le piston, par une ou plusieurs conduites munies de vannes que l'on règle en fonction de la position souhaitée du piston.
Selon une variante préférée, la dépression régnant dans le collecteur peut être appliquée sélectivement à une seule des parties de la chambre où se déplace le piston, dont le déplacement en sens inverse est assuré par un dispositif de rappel tel qu'un ressort.
Une variante de réalisation particulièrement simple et avantageuse consiste à faire en sorte que le tiroir ne puisse occuper que deux positions de travail stables, c'est-à-dire qu'il ne s'immobilise jamais dans une position intermédiaire dans laquelle il n'obturerait que partiellement l'un ou plusieurs des orifices débouchant dans le corps creux. Cette variante"tout-ou-rien"peut aisément être mise en oeuvre, par exemple en utilisant une ou plusieurs vannes qui ne peuvent être que totalement ouvertes ou totalement fermées. Cette variante convient particulièrement bien au cas de moteurs comprenant deux soupapes d'admission par cylindre (Ns = 2), dont on peut alors alimenter au choix l'une ou les deux.
Elle s'applique cependant également à d'autres cas (Ns > 2), pour autant que le dispositif comporte deux orifices de sortie (Nout = 2), dont l'un ou plusieurs alimentent alors plus d'une soupape d'admission.
Selon une autre variante de réalisation, la position de travail du tiroir peut être ajustée en continu, en lui appliquant une (dé) pression qui puisse être continûment ajustée de 0 à 100 % de la (dé) pression maximale disponible. Dans un tel cas, il est toutefois souhaitable d'asservir la position exacte du piston en utilisant un capteur de position et une boucle de régulation modifiant la (dé) pression en cas d'écart par rapport à la position souhaitée.
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Il est avantageux que la position du tiroir soit déterminée par un calculateur, qui peut prendre en compte à cette fin divers paramètres, par exemple la vitesse de rotation du moteur et/ou la position du papillon des gaz et/ou les mesures d'une sonde"lambda"mesurant la quantité d'oxygène imbrûlé dans les gaz d'échappement, etc. Dans le cas de moteurs équipés d'un système d'injection à régulation électronique, le calculateur déterminant la position du tiroir est avantageusement intégré à celui qui régule le système d'injection. Dans le cas où le tiroir est déplacé sous l'effet d'une (dé) pression, la ou les vannes permettant de réguler cette (dé) pression sont avantageusement des électrovannes, raccordées électriquement au calculateur.
Le dispositif ainsi décrit est typiquement destiné à être raccordé d'une part au collecteur d'admission d'un moteur et d'autre part à la culasse (au blocmoteur), par l'intermédiaire de tubulures d'admission.
Il est commode d'installer le dispositif parallèlement à l'axe du vilebrequin du moteur, et de le concevoir de telle façon que les tubulures d'admission le reliant au moteur soient approximativement parallèles les unes aux autres. De manière avantageuse, le dispositif peut être intégré au collecteur d'admission ou à la culasse. De manière préférée, il est intégré au collecteur d'admission. C'est pourquoi l'invention concerne également un collecteur d'admission pour moteur à combustion interne à injection, auquel est intégré un dispositif tel que décrit cidessus. Dans ce cas, une variante simple consiste à ce que le corps creux du dispositif présente un seul orifice d'entrée (Nin = 1).
Le dispositif de l'invention peut être constitué de tout matériau usuel tel qu'un ou plusieurs métaux ou une matière thermoplastique, par exemple une polyoléfine, un polyamide, un polyester, du polysulfure de phénylène, etc. Pour des raisons d'ouvrabilité et de poids notamment, on préfère qu'au moins le corps creux et/ou le tiroir soient essentiellement constitués d'une ou plusieurs matières thermoplastiques, en particulier de polypropylène ; l'utilisation d'inserts ou d'autres petites pièces constituées d'autres matériaux n'étant pas exclue.
Description des dessins
Les figures annexées illustrent, de façon non limitative, différentes variantes de réalisation du dispositif de l'invention, ainsi que son fonctionnement.
Ces figures sont schématiques, c'est-à-dire qu'elles ne reprennent pas forcément tous les détails du dispositif tels qu'organes de fixation et de raccordement des tubulures, butées du tiroir, etc. ; ni ses configurations précises.
La figure 1 représente en coupe un dispositif conforme à l'invention,
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constitué d'un corps creux (1) de forme allongée comportant d'une part un tronçon principal (la) comprenant 4 orifices d'entrée (2a, 2b, 2c, 2d) (Nin = 4) et 4 orifices de sortie (3a, 3b, 3c, 3d) (Nout = 4) disposés de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe longitudinal du corps creux. A l'intérieur du corps creux (1) peut coulisser un tiroir (4) muni de 4 tronçons de canalisation (5a, 5b, 5c, 5d).
L'extrémité droite du tiroir (4) est constituée d'un piston (10) de section supérieure à celle de la partie du tiroir (4) munie de tronçons de canalisation, et auquel peut être appliquée une dépression par l'orifice (7) sous le contrôle d'un calculateur (non-représenté). Des ressorts de rappel (6) assurent le déplacement du piston (10) dans le sens inverse de celui provoqué par la dépression lorsque celle-ci disparaît Ce piston (10) se déplace dans une chambre (lb) prolongeant le tronçon principal (la) du corps creux.
Ce dispositif particulier peut notamment être utilisé avec un moteur à deux cylindres (Nc = 2), comprenant chacun deux soupapes d'admission (Ns = 2). Les orifices de sortie 3a et 3b peuvent être raccordées aux deux soupapes d'admission du premier cylindre, et les orifices 3c et 3d aux deux soupapes d'admission du second cylindre.
Le tiroir (4) est conçu de manière à pouvoir mettre en communication sélectivement 2 ou 4 des orifices de sortie avec les orifices d'entrée correspondantes. Lorsque le tiroir se trouve dans la position représentée à la figure 1 ("à droite"), chacun des 4 orifices de sortie communique avec l'orifice d'entrée correspondant, grâce aux 4 tronçons de canalisation (Nt = 4) aménagés dans le tiroir. Si le tiroir se trouvait"à gauche", les orifices de sortie 3b et 3d ne seraient plus alimentés ; les orifices 2a et 3a communiqueraient via le tronçon de canalisation 5b, et les orifices 2c et 3c via le tronçon 5d.
Les ouvertures 1 la et 1 Ib servent à mettre à la pression atmosphérique certaines parties du corps creux (1) et à éviter que le déplacement du tiroir ne soit empêché par un gaz emprisonné à ces endroits.
La figure 2 représente en coupe un dispositif conforme à l'invention quasiment identique à celui de la figure 1, à la différence près qu'il ne comporte que deux orifices d'entrée (2e, 2f) (Nin = 2), et que le tiroir ne comporte que 2 tronçons de canalisation (5e, 5f) (Nt = Nin = 2). Dans la figure 2, le tiroir (4) se trouve dans une position ("à gauche") où seuls les orifices de sortie 3a et 3c sont alimentés, c'est-à-dire qu'on n'alimente qu'une des deux soupapes d'admission de chaque cylindre
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La figure 3 représente une autre variante de réalisation du dispositif d'obturation de l'invention, dans laquelle les tronçons de canalisation (5g, 5h) du tiroir (4) ne sont pas rectilignes et ne traversent pas le tiroir de part en part, mais ont la forme de U aplatis.
Les deux orifices d'entrée (2g, 2h) et les 4 orifices de sortie (3a-3d) sont tous situés du même côté du corps creux (1) (dans des plans radiaux identiques ou différents), ce qui peut présenter des avantages dans certains cas.
La figure 4 représente en coupe un collecteur d'admission auquel est intégré un dispositif conforme à l'invention. Le collecteur d'admission proprement dit (12) est alimenté en air par la conduite (13) ; l'orifice d'entrée du dispositif de l'invention est unique (Nin = 1) et est simplement constitué d'une ouverture (2k) dans la cloison commune au collecteur proprement dit (12) et au corps creux (1), dans lequel coulisse le tiroir (4). La dépression régnant dans le collecteur (12) peut être appliquée à la face droite du piston (10), par la conduite (7), sous le contrôle d'une vanne (représentée schématiquement en 14) les reliant, qui peut être ouverte ou fermée sous le contrôle d'un calculateur non-représenté.
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Device for partially closing the intake circuit of an internal combustion injection engine
The present invention relates to a shutter device making it possible to act on the gas flow circulating between the intake manifold of an internal combustion engine and its various cylinders.
The vast majority of land vehicles are currently equipped with internal combustion cylinder engines, for example internal combustion engines, diesel engines, etc. However, these engines release large quantities of substances into the atmosphere, some of which can be harmful to humans and the environment. Given the high total quantities of these emissions, any improvement in the efficiency and / or the level of pollution of these engines is particularly desirable.
In addition to various improvements in the design of the engines themselves, various systems have already been proposed with a view to modulating the supply of engines with a fuel mixture, with the aim of reducing their level of pollution. Thus, for example, in document US 4147137, a device is described which makes it possible to ensure that the fuel mixture introduced into the cylinders of an engine consists of a succession of different "layers" which may each have a different composition , optimized according to the engine operating cycle, in order to reduce its level of pollution.
To do this, this device comprises a hollow cylinder into which several pipes open, each supplied with a gaseous mixture of different composition; inside this cylinder is disposed a shutter member, provided with openings, capable of pivoting and possibly of moving axially so as to selectively put some of the intake pipes in communication with the outlet pipe of this device , which is connected to the various engine intake valves. This device is clearly very complex. In addition, it must rotate at a high speed and in synchronism with the motor, which poses problems of wear, heating, synchronization, etc. Finally, it is only intended to regulate a flow rate intended for a single outlet pipe.
The present invention aims to provide a very simple device making it possible in particular to improve the operation of an internal combustion engine and
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in particular to reduce its level of pollution by acting on its air supply. More specifically, the invention relates to a partial closure device making it possible to selectively seal one or more of the intake pipes of an internal combustion engine with several combustion chambers, for injection, comprising a hollow body comprising a or several inlet openings, the number of which is Nin, and several outlet openings, and in leqyel can slide a shutter drawer, provided with pipe sections so as to allow to shutter or selectively put in communication of 1 at Nin orifice (s)
inlet relative to one or more of the outlet ports.
By injection engine is meant an engine in which the fuel is mixed with air in the immediate vicinity of the intake valves of the combustion chambers (possibly in the combustion chambers). It can in particular be a rotary engine (Wankel), or, more conventionally, a cylinder engine (with sliding pistons). For reasons of simplicity, but without this being limiting, the rest of the text will only refer to a cylinder engine, and the term "cylinder" should be considered as equivalent to "combustion chamber".
Associated with this type of engine, the device of the invention acts only on the air flow, the fuel flow being determined only by the injection system.
The closure device described above can be used in combination with any internal combustion injection engine of which at least one cylinder comprises at least two intake pipes supplying it with air. Preferably, it is used with an engine comprising a number of cylinders (Nc) at least equal to 2, and a number of intake valves per cylinder (Ns) at least equal to 2, and thus makes it possible to selectively supply one or more of the valves on each cylinder.
It has in fact been observed that under certain specific operating conditions, in particular at low load, the reduction in the air supply rate of the engine, and consequently in the stoichiometry of the fuel mixture, makes it possible to lower the level of pollution. . It should be noted that in the absence of a specific regulation device, the air flow supplied to the engine is mainly determined by the position of the throttle valve, which depends on the depressing of the accelerator pedal. This flow therefore does not take into account the actual load of the engine, which, even during an acceleration phase, may however be low, for example in a descent.
Existing systems do not
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not allow such situations to be taken into consideration; they take into account the engine load at most by acting on the fuel injection
The engine intake manifolds are those that lead to each of the intake valves. Each of the outlet openings of the device of the invention can be connected to one or more intake pipes of the engine. In most cases, however, it is preferred that each intake manifold of the engine is directly connected to a single outlet port of the device. The latter then comprises as many outlet ports as the total number of engine intake valves.
The inlet orifice (s) of the shutter device are connected to the intake manifold, which distributes the air to the various intake pipes, directly in a conventional engine, and via the aforementioned shutter device according to the present invention. The number of these inlet ports is arbitrary. Excellent results have been obtained when the number of inlet ports of the device (Nin is equal to the number of its outlet ports (us. According to another advantageous variant, Nin = Nc. According to another particularly simple variant, finally, Nin = 1.
The pipe sections arranged in the shutter drawer make it possible to selectively put in communication some of the inlet orifices of the device with some of its outlet orifices, according to the position of the drawer inside the hollow body. An advantageous alternative embodiment consists in that the number of sections of pipeline of the drawer (Nt) is equal to the number of outlet orifices of the device (we. According to another advantageous variant, which is simpler when Nin is different from Nout , we choose Nt = Nin. In addition, we often choose Nt = Nc. The device is designed so that at least one of its outlet ports is always in communication with at least one inlet port.
Advantageously, the device must also make it possible to simultaneously put all the outlet openings in communication with the inlet opening (s). Preferably, the number of outlet ports which are never closed (Nf) is at least equal to the number of
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engine combustion chambers (Nf> Nc). In a particularly preferred manner, Nf = Nc. In the case of an engine comprising several intake valves per cylinder, the choice of Nf Ne makes it possible to ensure that each cylinder is permanently supplied by at least one of the outlet ports of the device
The shape of the drawer pipe sections is arbitrary.
In order to
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reduce the pressure losses, they are preferably substantially straight and approximately perpendicular to the sliding axis of the slide, the inlet and outlet openings of the device being frequently diametrically opposed.
The body of the device, hollow, comprises at least one main section, into which the inlet and outlet orifices open, and inside which slides the drawer, or more precisely the part of the drawer provided with pipe sections. This main section of the hollow body can have any shape, provided that it allows the slide to slide, which means that it has a substantially constant cross section. Preferably, moreover, the drawer is not free to pivot about its sliding axis.
The shutter drawer can be hollow or solid, and has an external cross section corresponding to the internal cross section of the hollow body, so as to allow it to slide while reducing as much as possible the distance separating the external surface of the drawer and the surface interior of the hollow body, in order to minimize any leakage rate between orifices that one does not wish to put in communication. To this end, it is also possible to use seals or any other similar device. The drawer is designed so as to close the openings in front of which is not one of the pipe sections of the drawer.
According to a particular variant, the drawer can be made up of a thin tongue, its pipe sections then consisting of simple openings made in this tongue.
According to another variant, the inlet and outlet orifices of the hollow body are located on the same side of the latter, in identical or different radial planes, and not diametrically opposite. In this case, the pipe sections of the drawer must rather have the form of housings which do not cross the drawer from one side to the other, or else the shape of a flattened U.
The drawer can be moved using any device known for this purpose. In particular, it can be moved under the effect of pressure or depression of air or any other fluid; it is this mode of movement which will be explained in the rest of this description. This (de) pressure is in this case applied to a member of known type allowing it to be converted into a displacement. According to an advantageous variant, the drawer is moved in at least one direction thanks to a pressure and / or to a vacuum exerted on at least one piston mechanically connected to the drawer. This piston naturally moves in a substantially sealed chamber of constant section.
This piston can be at a certain distance from the drawer, and be connected to it
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by a rod or any other means of transmission. However, it is preferred that the drawer comprises, in addition to a part provided with pipe sections, at least one part acting as a piston, intended to ensure its displacement under the effect of an (de) pressure of air or any other fluid. . This piston, which then forms an integral part of the drawer, is preferably arranged at one of its ends. According to a particular embodiment, it moves in a chamber which constitutes an extension of the hollow body in which the shutter drawer slides. It is desirable that its active face, that is to say the face on which the (de) pressure is exerted, is approximately perpendicular to the sliding axis of the drawer.
The surface area of the active face of the piston is conventionally chosen, as a function of the force necessary for its displacement, the maximum (de) pressure available for this displacement, the desired displacement speed, etc.
This area can therefore possibly be different - preferably greater - than that of the cross section of the part of the drawer provided with pipe sections. Therefore, the chamber in which the piston moves, which constitutes a second section of the hollow body of the closure device, has a cross section which is generally greater than that of the main section of the hollow body. The clearance between the piston and the interior surface of the chamber must be minimized; if necessary, one or more seals or other sealing elements are installed at the periphery of the piston.
When the cross section of the piston is greater than that of the part of the drawer provided with pipe sections, the piston separates the chamber into two parts, of variable volumes according to its position; at least one of these two parts can be placed in communication with a source of (de) pressure, so as to be able to move the piston and the slide. According to a particular variant, only one of these parts can be connected to a (de) pressure source, the other part being brought to atmospheric pressure by a simple opening. If this arrangement is not sufficient to exert a sufficient return force on the piston and therefore on the slide, it is useful for the piston to be equipped with a return device, for example one or more springs.
This return device can be arranged in the chamber, or even outside of it, for example at the end of the drawer opposite that serving as a piston. Such a return device is generally superfluous if the pressure source can alternately produce both higher and lower pressures than atmospheric pressure. According to another variant, each of the two parts of the chamber where the piston moves can be
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connected to a (de) pressure source. Advantageously, each of these two parts can be alternately connected to the same source of (de) pressure, by means of valve (s) making it possible to selectively put this source in communication with one of the parts of the chamber, and the other in communication with atmospheric pressure.
It will be readily understood that other variants not described are nevertheless usable in an equivalent manner: thus, for example, one could use each of the two ends of the drawer as pistons.
According to an advantageous embodiment, the drawer is caused to move in at least one direction by exerting partially or completely on the piston the vacuum prevailing in the engine intake manifold. This can be done very simply by connecting the latter to the chamber where the piston moves, by one or more pipes provided with valves which are adjusted according to the desired position of the piston.
According to a preferred variant, the vacuum prevailing in the manifold can be applied selectively to only one of the parts of the chamber where the piston moves, the displacement of which in the opposite direction is ensured by a return device such as a spring.
A particularly simple and advantageous alternative embodiment consists in ensuring that the drawer can only occupy two stable working positions, that is to say that it never stops in an intermediate position in which it does would partially block one or more of the orifices opening into the hollow body. This "all-or-nothing" variant can easily be implemented, for example by using one or more valves which can only be fully open or completely closed. This variant is particularly well suited to the case of engines comprising two intake valves per cylinder (Ns = 2), one or both of which can then be supplied as desired.
However, it also applies to other cases (Ns> 2), provided that the device has two outlet orifices (Nout = 2), one or more of which then supply more than one inlet valve.
According to another alternative embodiment, the working position of the drawer can be continuously adjusted, by applying to it a (de) pressure which can be continuously adjusted from 0 to 100% of the maximum available (de) pressure. In such a case, it is however desirable to control the exact position of the piston by using a position sensor and a regulation loop modifying the (de) pressure in the event of deviation from the desired position.
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It is advantageous that the position of the slide is determined by a computer, which can take into account for this purpose various parameters, for example the speed of rotation of the engine and / or the position of the throttle valve and / or the measurements of a "lambda" probe measuring the quantity of unburnt oxygen in the exhaust gases, etc. In the case of engines equipped with an electronically regulated injection system, the computer determining the position of the slide is advantageously integrated with that which regulates the injection system. In the case where the slide is moved under the effect of (de) pressure, the valve or valves making it possible to regulate this (de) pressure are advantageously solenoid valves, electrically connected to the computer.
The device thus described is typically intended to be connected on the one hand to the intake manifold of an engine and on the other hand to the cylinder head (to the engine block), by means of intake manifolds.
It is convenient to install the device parallel to the axis of the engine crankshaft, and to design it in such a way that the intake pipes connecting it to the engine are approximately parallel to each other. Advantageously, the device can be integrated into the intake manifold or the cylinder head. Preferably, it is integrated into the intake manifold. This is why the invention also relates to an intake manifold for an internal combustion injection engine, to which a device such as described above is integrated. In this case, a simple variant consists in that the hollow body of the device has a single inlet orifice (Nin = 1).
The device of the invention can consist of any usual material such as one or more metals or a thermoplastic material, for example a polyolefin, a polyamide, a polyester, phenylene polysulfide, etc. For reasons of workability and weight in particular, it is preferred that at least the hollow body and / or the drawer consist essentially of one or more thermoplastic materials, in particular polypropylene; the use of inserts or other small parts made of other materials is not excluded.
Description of the drawings
The appended figures illustrate, without limitation, various alternative embodiments of the device of the invention, as well as its operation.
These figures are schematic, that is to say that they do not necessarily take up all the details of the device such as members for fixing and connecting the pipes, stops of the drawer, etc. ; nor its precise configurations.
FIG. 1 represents in section a device according to the invention,
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consisting of a hollow body (1) of elongated shape comprising on the one hand a main section (la) comprising 4 inlet openings (2a, 2b, 2c, 2d) (Nin = 4) and 4 outlet openings (3a , 3b, 3c, 3d) (Nout = 4) arranged diametrically opposite with respect to the longitudinal axis of the hollow body. Inside the hollow body (1) can slide a drawer (4) provided with 4 pipe sections (5a, 5b, 5c, 5d).
The right end of the drawer (4) consists of a piston (10) with a cross section greater than that of the part of the drawer (4) provided with pipe sections, and to which a vacuum can be applied by the orifice (7 ) under the control of a computer (not shown). Return springs (6) ensure the displacement of the piston (10) in the opposite direction to that caused by the depression when it disappears This piston (10) moves in a chamber (lb) extending the main section (la) of the hollow body.
This particular device can in particular be used with a two-cylinder engine (Nc = 2), each comprising two intake valves (Ns = 2). The outlet ports 3a and 3b can be connected to the two inlet valves of the first cylinder, and the ports 3c and 3d to the two inlet valves of the second cylinder.
The drawer (4) is designed so as to be able to selectively put 2 or 4 of the outlet openings with the corresponding inlet openings. When the drawer is in the position shown in Figure 1 ("right"), each of the 4 outlet ports communicates with the corresponding inlet port, thanks to the 4 pipe sections (Nt = 4) arranged in the drawer. If the drawer was "left", the outlet ports 3b and 3d would no longer be supplied; the orifices 2a and 3a would communicate via the section of pipe 5b, and the orifices 2c and 3c via the section 5d.
The openings 1a and 1bb serve to bring atmospheric pressure to certain parts of the hollow body (1) and to prevent the movement of the slide from being prevented by a gas trapped at these locations.
Figure 2 shows in section a device according to the invention almost identical to that of Figure 1, except that it has only two inlet ports (2e, 2f) (Nin = 2), and that the drawer has only 2 sections of pipe (5th, 5f) (Nt = Nin = 2). In FIG. 2, the drawer (4) is in a position ("on the left") where only the outlet orifices 3a and 3c are supplied, that is to say that only one of the two intake valves from each cylinder
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FIG. 3 represents another alternative embodiment of the closure device of the invention, in which the pipe sections (5g, 5h) of the drawer (4) are not straight and do not pass right through the drawer, but have the shape of a flattened U.
The two inlet openings (2g, 2h) and the 4 outlet openings (3a-3d) are all located on the same side of the hollow body (1) (in identical or different radial planes), which can have advantages in some cases.
Figure 4 shows in section an intake manifold which is integrated a device according to the invention. The actual intake manifold (12) is supplied with air through the line (13); the inlet of the device of the invention is unique (Nin = 1) and simply consists of an opening (2k) in the partition common to the collector proper (12) and to the hollow body (1), in which slides the drawer (4). The vacuum prevailing in the manifold (12) can be applied to the right face of the piston (10), by the pipe (7), under the control of a valve (shown diagrammatically in 14) connecting them, which can be opened or closed under the control of a computer not shown.