EP0931926A1 - Moteur à combustion interne comportant un circuit d'admission d'air compact - Google Patents

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EP0931926A1
EP0931926A1 EP99400144A EP99400144A EP0931926A1 EP 0931926 A1 EP0931926 A1 EP 0931926A1 EP 99400144 A EP99400144 A EP 99400144A EP 99400144 A EP99400144 A EP 99400144A EP 0931926 A1 EP0931926 A1 EP 0931926A1
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EP
European Patent Office
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cover
intake
internal combustion
cavity
combustion engine
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EP99400144A
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Bruno Covin
Pierre Gonzalez
Xavier Decomble
Patrick Mollard
Didier Torlet
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Renault SAS
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    • F02M35/02—Air cleaners

Definitions

  • the present invention relates to a internal combustion engine intended to equip including a motor vehicle.
  • the current invention relates more particularly to the circuit air intake.
  • the air intake circuit of an engine consists of upstream downstream in the air flow direction of an air filter, a butterfly housing (in the case in particular of spark ignition engines), a formed manifold a cavity or plenum from which a plurality leave of ducts and, provided intake ducts in the cylinder head, these conduits formed in the cylinder head opening into the combustion chambers by holes selectively closed by valves.
  • Elements of the air intake circuit other than the intake ducts in the cylinder heads are usually housed outside the engine in the engine compartment. Given the evolution of motor vehicle design, the dimensions of this engine compartment are today more and more reduced and so it is important to make this more and more compact air circuit.
  • the object of the present invention is therefore improve the existing state of the art by support the entire external air circuit of the engine by the upper part of the engine.
  • the internal combustion engine according to the invention is of the type comprising a circuit air intake comprising an air filter, a throttle body and an intake manifold, intake manifold consisting of a cavity distributor and a plurality of pipes to supply the conduits corresponding intake housings in the cylinder head.
  • the combustion engine internal is characterized in that the collector intake, throttle body and air filter are positioned above the cylinder head cover.
  • the upstream and downstream ends of the throttle body are directly fitted into openings air filter and manifold of admission.
  • the upstream and downstream ends of the throttle body are radially surrounded by an O-ring intended to sealing and maintaining the position of these ends in the corresponding openings air filter and intake manifold.
  • the engine includes a gas decantation chamber casing formed directly from foundry, this settling chamber being defined by a first cavity formed on the upper face of the cylinder head cover and a second shaped cavity complementary in a cover intended for come close said first cavity.
  • the cavity intake manifold dispatcher rests directly on the lid closing the chamber decantation of the crankcase gases provided in the cylinder head cover, a simple bore calibrated through the bottom wall of the cover cooperating with a corresponding opening made through the wall lower next to the distribution cavity allows to recycle crankcase gases directly in the intake manifold.
  • the intake manifold and throttle body are attached directly to the chamber cover decantation of the crankcase gases.
  • the gas decantation chamber cover housing incorporates from foundry an element of gas transfer line to the air intake circuit, this pipe element opening at its end downstream by an end piece projecting from the above the cover, this nozzle being adapted for enter the distributor cavity of the collector admission through a corresponding opening.
  • the gas decantation chamber cover housing incorporates a tubular conduit element opening into the settling chamber and intended to cooperate with an opening corresponding to the air filter, this element of duct for recycling crankcase gases directly into the air filter.
  • a cylinder head cover 1 covering the cylinder head 10 of a internal combustion of the multicylinder type intended in particular to equip a motor vehicle.
  • the engine also comprises, in a conventional manner, a casing not shown, formed by a cylinder block with an oil tank at the bottom.
  • an open cavity 2 is formed defining the lower part of the recovery chamber 3 and settling of escaped combustion gases in the crankcase through the different games Operating.
  • the cavity 2 is closed by a cover 4 coming from foundry which comes to be fixed on the top of the cylinder head cover 1 by appropriate means.
  • This cover 4 has an interior cavity 5 of shape substantially combined with that of the cavity 2, defining the upper part of the chamber decantation 3.
  • the settling chamber 3 is located thus, according to the embodiment described, shared approximately equally between the cylinder head cover 1 and cover 4. Obviously, it is possible to change the proportions respective of the settling chamber contained in the cylinder head cover 1 and the cover 4.
  • the collector intake 23, throttle body 30 and filter 50 air from the engine air intake circuit are arranged above the cylinder head cover 1 and relies on the latter in particular through cover 4.
  • the intake manifold 23 which is conventionally consists of a distributing cavity or plenum 25 and a plurality of pipes individual 26 intended to supply the conduits correspondents in cylinder head 10, is shaped so that the distribution cavity 25 is positioned substantially in line with the cover 4.
  • the intake manifold is attached directly on the cover 4 by means of screws fixing not shown cooperating with flanges 28 carried by the intake manifold 23 and counter flanges 48 arranged on the top of the cover 4.
  • the counter flanges 48 are adapted to also serve as flanges to fix the cover 4 on the cylinder head cover 1.
  • the cover 4 also integrates from foundry, a pipe element 40 which opens at its downstream end by a nozzle 41 projecting from the top of the cover 4. This tip 41 is adapted to penetrate the intake manifold 23 through opening 22 and lead into the distributing cavity 25 substantially above the orifice 12.
  • This pipe element 40 can be connected at its downstream end to the circuit of recirculation of crankcase gases to the purging of fuel vapors trapped in the canister or even to the air intake circuit slowed down if the latter is not integrated to the throttle body 30.
  • the intake manifold 23 present by elsewhere, a circular opening 29 formed between the two flanges 28, through the side wall opposite the pipes 26 of the distributor cavity 25 of collector 23. It is directly in this opening 29 which is fitted the downstream end of the throttle body 30. This downstream end is surrounded by an O-ring 31 which ensures perfect sealing between the collector intake and throttle body 30 and the holding this end in position in the corresponding opening 29 of the collector of admission.
  • the butterfly case 30 just like the intake manifold 23 is directly attached to cover 4 by means of fixing screws not figured cooperating with flanges 33 carried by the butterfly housing 30 and counter flanges 43 arranged on the lateral face opposite the cover 4.
  • the upstream end of the throttle body 30 is fitted similarly to the downstream end in a corresponding opening 59 of the filter air 50. Similarly, a joint O-ring seal surrounding radially the upstream end of the throttle body 30 ensures the tightness of the assembly between the latter and the air filter 50.
  • the butterfly case is thus directly connected to the intake manifold on the one hand and the air filter on the other hand without additional connection lines and without special fixing device.
  • the immediate proximity of the air filter 50 cover 4 also makes it possible to operate directly connecting the room from decantation 3 at the intake circuit upstream of the butterfly flap. To do this, the cover 4 integrates a tubular conduit element 45 intended to come directly into a corresponding opening 51 of the air filter 50.
  • the mounting of different components of the circuit air intake and connection of this one to the additional introductory circuits gas can operate extremely simple, due to a reduced number of parts, parts obtained mainly from molding and do not requiring only a limited number of operations machining.

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Abstract

Moteur à combustion interne du type comprenant un circuit d'admission d'air comportant un filtre à air (50), un boîtier papillon (30) et un collecteur d'admission (23), ledit collecteur d'admission (23) se composant d'une cavité répartitrice (25) et d'une pluralité de conduites individuelles (26) destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse (10), caractérisé en ce que le collecteur d'admission (23), le boîtier papillon (30) et le filtre à air (50) sont positionnés au-dessus du couvre-culasse (1). <IMAGE>

Description

La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne destiné à équiper notamment un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement le circuit d'admission d'air.
Classiquement le circuit d'admission d'air d'un moteur se compose de l'amont vers l'aval dans le sens de l'écoulement de l'air d'un filtre à air, d'un boítier papillon (dans le cas notamment des moteurs à allumage commandé), d'un collecteur formé d'une cavité ou plenum d'où partent une pluralité de conduites et, des conduits d'admission ménagés dans la culasse, ces conduits ménagés dans la culasse débouchant dans les chambres de combustion par des orifices fermés sélectivement par des soupapes.
Les éléments du circuit d'admission d'air autres que les conduits d'admission ménagés dans la culasse sont généralement logés à l'extérieur du moteur dans le compartiment moteur. Compte tenu de l'évolution du design des véhicules automobiles, les dimensions de ce compartiment moteur sont aujourd'hui de plus en plus réduites et il est donc important de rendre de plus en plus compact ce circuit d'air.
Parmi les différentes solutions proposées, il est connu de faire supporter le collecteur d'admission par le moteur comme cela est notamment décrit dans le brevet n°FR90-08075, déposé par la Demanderesse, où la solution retenue consiste à intégrer le collecteur d'admission au couvre-culasse du moteur. Selon cet art antérieur, les conduits d'admission ménagés dans la culasse sont orientés vers le haut pour déboucher sur la face supérieure de la culasse au voisinage de l'un des bords longitudinaux. De la sorte, les conduites correspondantes du collecteur d'admission intégrées au couvre-culasse peuvent utiliser toute la largeur du couvre-culasse, l'ensemble demeurant extrêmement ramassé et d'encombrement minimal.
Les solutions connues selon l'art antérieur se limitent toutefois à placer le collecteur au-dessus du moteur, le reste du circuit d'air demeurant positionné dans le compartiment moteur ou venant se raccrocher au bloc-moteur aux moyens de brides de fixation. De tels montages demeurent encore trop encombrants et peuvent être sources de vibrations et donc de bruyance.
L'objet de la présente invention est donc d'améliorer l'état de l'art existant en faisant supporter l'ensemble du circuit d'air externe du moteur par la partie haute du moteur.
Le moteur à combustion interne selon l'invention est du type comprenant un circuit d'admission d'air comportant un filtre à air, un boítier papillon et un collecteur d'admission, le collecteur d'admission se composant d'une cavité répartitrice et d'une pluralité de conduites individuelles destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse.
Selon l'invention, le moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le collecteur d'admission, le boítier papillon et le filtre à air sont positionnés au-dessus du couvre-culasse.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les extrémités amont et aval du boítier papillon sont directement emmanchées dans des ouvertures correspondantes du filtre à air et du collecteur d'admission.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les extrémités amont et aval du boítier papillon sont entourées radialement d'un joint torique destiné à assurer l'étanchéité et le maintien en position de ces extrémités dans les ouvertures correspondantes du filtre à air et du collecteur d'admission.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le moteur comporte une chambre de décantation des gaz de carter formée directement de fonderie, cette chambre de décantation étant définie par une première cavité ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse et une seconde cavité de forme complémentaire ménagée dans un couvercle destiné à venir fermer ladite première cavité.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, la cavité répartitrice du collecteur d'admission repose directement sur le couvercle fermant la chambre de décantation des gaz de carter ménagée dans le couvre-culasse, un simple perçage calibré à travers la paroi de fond du couvercle coopérant avec une ouverture correspondante ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice permet de recycler les gaz de carter directement dans le collecteur d'admission.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le collecteur d'admission et le boítier papillon sont fixés directement sur le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter intègre venant de fonderie un élément de canalisation servant au transfert de gaz additionnels vers le circuit d'admission d'air, cet élément de canalisation débouchant à son extrémité aval par un embout s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle, cet embout étant adapté pour pénétrer dans la cavité répartitrice du collecteur d'admission à travers une ouverture correspondante.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter intègre un élément de conduit tubulaire débouchant dans la chambre de décantation et destiné à coopérer avec une ouverture correspondante du filtre à air, cet élément de conduit permettant de recycler les gaz de carter directement dans le filtre à air.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un couvre-culasse de moteur à combustion interne équipé d'un circuit d'admission conforme à l'invention ;
  • la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 précisant le positionnement du collecteur d'admission et du papillon des gaz sur le couvre-culasse ;
  • la figure 3 est une vue en coupe partielle, selon un plan parallèle à l'axe longitudinal du moteur, du couvre culasse et du collecteur d'admission ;
  • la figure 4 est une vue en coupe partielle, selon un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du moteur, du couvre culasse, du collecteur d'admission et du filtre à air.
Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
En se reportant aux figures 1 à 4, on a représenté schématiquement un couvre-culasse 1 venant recouvrir la culasse 10 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre destiné notamment à équiper un véhicule automobile. Le moteur comporte par ailleurs et de façon classique, un carter non figuré, formé d'un bloc-cylindres avec à sa partie inférieure un réservoir d'huile.
Dans la fonderie même du couvre-culasse 1 et en saillie sur la face supérieure de ce dernier, est ménagée une cavité ouverte 2 définissant la partie inférieure de la chambre de récupération 3 et de décantation des gaz de combustion échappés dans le carter-moteur à travers les différents jeux de fonctionnement.
De façon classique des passages appropriés ménagés à travers le bloc-cylindres et la culasse 10 qui le surmonte permettent de mettre en communication l'ensemble des parties du carter-moteur avec le couvre-culasse 1 et la cavité 2.
La cavité 2 est fermée par un couvercle 4 venant de fonderie qui vient se fixer sur le dessus du couvre-culasse 1 par des moyens appropriés. Ce couvercle 4 présente une cavité intérieure 5 de forme sensiblement conjuguée à celle de la cavité 2, définissant la partie supérieure de la chambre de décantation 3.
La chambre de décantation 3 se trouve ainsi, selon le mode de réalisation décrit, partagée de façon sensiblement égale entre le couvre-culasse 1 et le couvercle 4. Bien évidement, il est possible de modifier les proportions respectives de la chambre de décantation contenues dans le couvre-culasse 1 et le couvercle 4.
Conformément à l'invention, le collecteur d'admission 23, le boítier papillon 30 et le filtre 50 à air du circuit d'admission d'air du moteur, sont disposés au-dessus du couvre-culasse 1 et repose sur ce dernier notamment par l'intermédiaire du couvercle 4.
Le collecteur d'admission 23, qui se compose classiquement d'une cavité répartitrice ou plenum 25 et d'une pluralité de conduites individuelles 26 destinées à alimenter les conduits correspondants ménagés dans la culasse 10, est conformé de façon que la cavité répartitrice 25 soit positionnée sensiblement à l'aplomb du couvercle 4.
Grâce au positionnement du collecteur d'admission 23 directement au-dessus du couvercle 4, la connexion de la chambre de décantation 3 au collecteur d'admission 23 peut alors s'opérer directement sans conduite rapportée. Ainsi, un simple perçage 12 dans le toit du couvercle 4 coopérant avec une ouverture 22 ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice 25 du collecteur 23, permet de recycler les gaz de carter directement dans celle-ci. Un joint 27 d'étanchéité est agencé autour de l'ouverture 22, pour être interposé entre le collecteur d'admission 23 et le couvercle 4, et ainsi assurer l'étanchéité du montage.
Le collecteur d'admission est fixé directement sur le couvercle 4 au moyen de vis de fixation non figurées coopérant avec des brides 28 portées par le collecteur d'admission 23 et des contre-brides 48 disposées sur le dessus du couvercle 4. Il est à noter que les contre-brides 48 sont adaptées pour servir également de brides pour fixer le couvercle 4 sur le couvre-culasse 1.
Le couvercle 4 intègre par ailleurs venant de fonderie, un élément de canalisation 40 qui débouche à son extrémité aval par un embout 41 s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle 4. Cet embout 41 est adapté pour pénétrer dans le collecteur d'admission 23 à travers l'ouverture 22 et déboucher dans la cavité répartitrice 25 sensiblement au-dessus de l'orifice 12.
Cet élément de canalisation 40 peut être connecté à son extrémité aval au circuit de recirculation des gaz de carter, au circuit de purge des vapeurs de carburant piégées dans le canister ou encore, au circuit d'admission d'air ralenti dans le cas où ce dernier n'est pas intégré au boítier papillon 30.
L'intégration de cet élément de canalisation 40 au couvercle 4 simplifie considérablement la connexion du circuit d'amener des gaz additionnels correspondants au circuit d'admission d'air, puisque le simple montage du collecteur 23 sur le couvercle 4 assure cette connexion.
Le collecteur d'admission 23 présente par ailleurs, une ouverture circulaire 29 ménagée entre les deux brides 28, à travers la paroi latérale opposée aux conduites 26 de la cavité répartitrice 25 du collecteur 23. C'est directement dans cette ouverture 29 qu'est emmanchée l'extrémité aval du boítier papillon 30. Cette extrémité aval est entourée d'un joint d'étanchéité torique 31 qui assure la parfaite étanchéité entre le collecteur d'admission et le boítier papillon 30 ainsi que le maintien en position de cette extrémité dans l'ouverture 29 correspondante du collecteur d'admission.
Le boítier papillon 30 tout comme le collecteur d'admission 23 est directement fixé sur le couvercle 4 au moyen de vis de fixation non figurées coopérant avec des brides 33 portées par le boítier papillon 30 et des contre-brides 43 disposées sur la face latérale en regard du couvercle 4.
L'extrémité amont du boítier papillon 30 est emmanchée de façon similaire à l'extrémité aval dans une ouverture correspondante 59 du filtre à air 50. De façon tout aussi similaire, un joint d'étanchéité torique entourant radialement l'extrémité amont du boítier papillon 30 assure l'étanchéité du montage entre ce dernier et le filtre à air 50.
Le boítier papillon se trouve ainsi directement connecté au collecteur d'admission d'une part et au filtre à air d'autre part sans conduites additionnelles de raccordement et sans dispositif de fixation particulier. L'emmanchement des extrémités aval et amont du boítier papillon 30 dans respectivement l'ouverture 29 du collecteur d'admission 23 et l'ouverture 59 du filtre à air 50 suffit à assurer l'étanchéité du montage.
La proximité immédiate du filtre à air 50 du couvercle 4 permet par ailleurs d'opérer directement la connexion de la chambre de décantation 3 au circuit d'admission en amont du volet papillon. Pour ce faire, le couvercle 4 intègre de fonderie un élément de conduit tubulaire 45 destiné à venir directement s'emmancher dans une ouverture correspondante 51 du filtre à air 50.
Grâce donc au circuit d'admission selon l'invention, le dispositif de recirculation des gaz de carter du type à deux branches, une branche basse venant se raccorder au circuit d'admission en aval du boítier papillon 30 et une branche haute venant se raccorder au circuit d'admission en amont du boítier papillon 30, se connecte au circuit d'admission directement sans recours à de quelconques conduites rapportées.
Ainsi, grâce à l'invention, le montage des différents éléments composant le circuit d'admission d'air ainsi que le raccordement de celui-ci aux circuits additionnels d'introduction de gaz (gaz de carter, gaz brûlés recirculés (EGR), etc..) peuvent s'opérer de façon extrêmement simple, du fait d'un nombre réduit de pièces, pièces obtenues principalement de moulage et ne nécessitant qu'un nombre limité d'opérations d'usinage.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Claims (7)

  1. Moteur à combustion interne du type comprenant un circuit d'admission d'air comportant un filtre à air (50), un boítier papillon (30) et un collecteur d'admission (23), ledit collecteur d'admission (23) se composant d'une cavité répartitrice (25) et d'une pluralité de conduites individuelles (26) destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse (10), caractérisé en ce que le collecteur d'admission (23), le boítier papillon (30) et le filtre à air (50) sont positionnés au-dessus du couvre-culasse (1), les extrémités amont et aval du boítier papillon étant directement emmanchées dans des ouvertures correspondantes (59,29) du filtre à air (50) et du collecteur d'admission (23).
  2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités amont et aval du boítier papillon sont entourées radialement d'un joint torique (32,31) destiné à assurer l'étanchéité et le maintien en position de ces extrémités dans les ouvertures correspondantes du filtre à air (50) et du collecteur d'admission (23).
  3. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de décantation (3) des gaz de carter formée directement de fonderie, ladite chambre de décantation (3) étant définie par une première cavité (2) ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse (1) et une seconde cavité de forme complémentaire (5) ménagée dans un couvercle (4) destiné à venir fermé ladite première cavité (2).
  4. Moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cavité répartitrice (25) du collecteur d'admission repose directement sur le couvercle (4) fermant la chambre de décantation des gaz de carter ménagée dans le couvre-culasse (1), un simple perçage calibré (12) à travers la paroi de fond du couvercle (4) coopérant avec une ouverture correspondante (22) ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice (25) permet de recycler les gaz de carter directement dans le collecteur d'admission (23).
  5. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que le collecteur d'admission (23) et le boítier papillon (30) sont fixés directement sur le couvercle (4).
  6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le couvercle (4) intègre venant de fonderie un élément de canalisation (40) servant au transfert de gaz additionnels vers le circuit d'admission d'air, ledit élément de canalisation (40) débouchant à son extrémité aval par un embout (41) s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle (4), ledit embout (41) étant adapté pour pénétrer dans la cavité répartitrice (25) du collecteur d'admission (23) à travers une ouverture correspondante (22).
  7. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le couvercle (4) intègre un élément de conduit tubulaire (45) débouchant dans la chambre de décantation (3) et destiné à coopérer avec une ouverture correspondante (51) du filtre à air (50), ledit élément de conduit (45) permettant de recycler les gaz de carter directement dans le filtre à air (50).
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