FR2666625A1 - Intake device for a diesel engine - Google Patents

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Abstract

Intake device for a four-stroke diesel engine including an intake manifold (4) connected by its intake pipes (6) to the various intake ports of the respective cylinders of the engine (2) through the use of induction pipes (8) defined in the cylinder head (20), characterised in that each induction pipe (6) is provided, upstream of a valve (10), with a nonreturn flap (12) and with means (30) for immobilising this flap (12) in the open position.

Description

DISPOSITIF D'ADMISSION POUR MOTEUR DIESEL
La présente invention se rapporte à l'alimentation des moteurs diesel quatre temps et en particulier à l'optimisation de la phase d'admission.INTAKE DEVICE FOR DIESEL ENGINE
The present invention relates to the supply of four-stroke diesel engines and in particular to the optimization of the intake phase.

Actuellement, la phase d'alimentation en air comburant d'un moteur diesel quatre temps atmosphérique est gérée par l'arbre à cames. Les lois d'ouverture et de fermeture des soupapes et notamment celle concernant les soupapes d'admission ne sont bien adaptées que pour une plage de régimes. Pour procurer des performances à hauts régimes, les valeurs AOA (Avance Ouverture Admission) et RFA (Retard
Fermeture Admission) définies par l'arbre à cames, sont choisies importantes. Mais ces valeurs de RFA importantes sont préjudiciables au démarrage à froid du moteur. En effet le démarrage à froid des moteurs diesel est fortement influencé par les valeurs de pression et de température obtenues au point mort haut (PMH) en fin de compression.Ces valeurs de pression et de température doivent être élevées sous peine d'entraîner un disfonctionnement du moteur accompagné d'une forte émission de polluants, voir même d'un non démarrage. Or un fort RFA fait chuter le taux de compression, la soupape étant encore ouverte lorsque le piston au point mort bas (PMB) amorce sa remontée.Currently, the combustion air supply phase of an atmospheric four-stroke diesel engine is managed by the camshaft. The valve opening and closing laws, and in particular that concerning the intake valves, are only suitable for a range of speeds. To provide performance at high speeds, the values AOA (Avance Ouverture Admission) and RFA (Delay
Closing Admission) defined by the camshaft, are chosen important. However, these large RFA values are detrimental to the cold start of the engine. Indeed, the cold start of diesel engines is strongly influenced by the pressure and temperature values obtained at top dead center (TDC) at the end of compression. These pressure and temperature values must be high, otherwise a malfunction will result. of the engine accompanied by a high emission of pollutants, or even a non-start. However, a high RFA causes the compression ratio to drop, the valve being still open when the piston in the bottom dead center (PMB) starts to rise.

S'il existe de nombreux dispositifs qui; mécaniquement, électriquement ou hydrauliquement, adaptent la loi de levée des soupapes au fonctionnement du moteur, soient ces dispositifs n'apportent aucune solution au problème posé en diminuant mais ne supprimant pas le RFA, soient sont particulièrement coûteux et compliqués, soient encore pénalisent le fonctionnement du moteur à hauts régimes.If there are many devices that; mechanically, electrically or hydraulically, adapt the valve lift law to the operation of the engine, either these devices provide no solution to the problem posed by reducing but not eliminating the RFA, either are particularly costly and complicated, or even penalize operation engine at high revs.

La présente invention vise à remédier à résoudre ce problème en présentant un dispositif particulièrement simple à mettre en oeuvre. The present invention aims to remedy this problem by presenting a device which is particularly simple to implement.

Le dispositif d'admission pour moteur diesel à quatre temps, conformément . à l'invention, comporte un collecteur d'admission relié par ses conduits d'admission aux différents orifices d'admission des cylindres respectifs du moteur, par l'intermédiaire des pipes d'admission définies dans la culasse.The intake device for four-stroke diesel engine, in accordance. to the invention, comprises an intake manifold connected by its intake ducts to the various intake orifices of the respective cylinders of the engine, by means of the intake pipes defined in the cylinder head.

Selon l'invention chaque pipe d'admission est pourvue en amont d'une soupape, d'un clapet antiretour et de moyens de blocage de ce clapet en position ouverte.According to the invention each intake pipe is provided upstream of a valve, a non-return valve and means for blocking this valve in the open position.

Suivant une autre caractéristique ce clapet anti retour est constitué par un corps de clapet serré par l'intermédiaire de deux joints d'étanchéité entre le collecteur et la culasse, et par au moins une lame flexible fixée sur le corps de clapet et positionnée dans la chambre d'admission.According to another characteristic, this non-return valve is constituted by a valve body tightened by means of two seals between the manifold and the cylinder head, and by at least one flexible blade fixed on the valve body and positioned in the admission room.

Suivant une autre caractéristique les moyens de blocages sont constitués par des moyens d'aimantation disposés dans une cavité de la culasse, ces moyens d'aimantation étant asservis au fonctionnement du moteur.According to another characteristic, the blocking means consist of magnetization means arranged in a cavity of the cylinder head, these magnetization means being controlled by the operation of the engine.

Les avantages résultant de ces particularités sont les suivants: - au démarrage les clapets permettent d'éviter un flux
inverse dans les conduits d'admission et donc une chute
du taux de compression, quel que soit la valeur de RFA
de l'arbre à cames, - le moteur lancé, les moyens de blocage maintiennent les
clapets en position ouverte de sorte qu'ils ne
constituent pas de perte de charge pour l'écoulement de
l'air comburant. The advantages resulting from these features are as follows: - at start-up the valves prevent flow
reverse in the intake ducts and therefore a fall
compression ratio, regardless of the RFA value
of the camshaft, - the engine started, the locking means maintain the
flaps in the open position so they don't
do not constitute a pressure drop for the flow of
combustion air.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préférentiel, donnée à titre d'exemple nullement limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un moteur
diesel pourvu d'un dispositif d'admission conforme à
l'invention.Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment, given by way of non-limiting example and with reference to the appended drawing in which: - Figure 1 is a partial sectional view of an engine
diesel fitted with an intake device conforming to
the invention.

La figure 1 montre partiellement un moteur diesel quatre temps (2) pourvu de façon conventionnelle d'un dispositif d'admission qui comprend un collecteur d'admission (4). Ce collecteur est relié par ses conduits d'admission (6) aux différents orifices d'admission des cylindres du moteur par l'intermédiaire des pipes d'admission (8) définies dans la culasse (20).Figure 1 partially shows a four-stroke diesel engine (2) conventionally provided with an intake device which comprises an intake manifold (4). This manifold is connected by its intake conduits (6) to the various intake orifices of the engine cylinders by means of the intake pipes (8) defined in the cylinder head (20).

Conformément à l'invention, chaque pipe d'admission (8) incorpore en amont la soupape correspondante (10) un clapet antiretour (12). Ce clapet est constitué par une lame flexible (22) et par un corps de clapet (14) serré par l'intermédiaire de deux joints d'étanchéité (16) et (18) entre le conduit d'admission (6) du collecteur (4) et la pipe d'admission (8) de la culasse (20).According to the invention, each intake pipe (8) incorporates upstream the corresponding valve (10) a non-return valve (12). This valve is constituted by a flexible blade (22) and by a valve body (14) tightened by means of two seals (16) and (18) between the intake duct (6) of the manifold ( 4) and the intake pipe (8) of the cylinder head (20).

La culasse (20) est réalisée de manière à ce que chaque pipe d'admission (8) puisse recevoir son clapet (12). La paroi de la pipe (8) comporte un évidement (32) pour accueillir la lame (22) lorsque le clapet est ouvert.The cylinder head (20) is made so that each intake pipe (8) can receive its valve (12). The wall of the pipe (8) has a recess (32) to receive the blade (22) when the valve is open.

Les clapets (un par cylindre) peuvent être à lame vibrante unique ou à double lames flexibles. Chaque lame peut être constituée d'une ou plusieurs lamelles afin d'augmenter la sensibilité du clapet. Ces lames peuvent être réalisées en acier ou tout autre matière ayant une grande flexibilité tout en ayant une bonne perméabilité magnétique.The valves (one per cylinder) can be with single vibrating blade or with flexible double blades. Each blade may consist of one or more lamellae in order to increase the sensitivity of the valve. These blades can be made of steel or any other material having great flexibility while having good magnetic permeability.

Dans une cavité (28) formée dans la culasse et débouchant dans l'évidement (32) sont disposés des moyens d'aimantation (26) destinés à bloquer la lame (22) en position ouverte. Un bouchon (24) immobilise ces moyens d'aimantation en appui sur un épaulement de la cavité (28). Ces moyens, qui peuvent être constitués soit par une bobine électromagnétique soit par un aimant permanent couplé à une bobine électromagnétique adaptée, sont asservis à l'état de fonctionnement du moteur (2) par exemple par l'intermédiaire du calculateur d'injection.In a cavity (28) formed in the cylinder head and opening into the recess (32) are arranged magnetization means (26) intended to block the blade (22) in the open position. A plug (24) immobilizes these magnetization means bearing on a shoulder of the cavity (28). These means, which can be constituted either by an electromagnetic coil or by a permanent magnet coupled to a suitable electromagnetic coil, are controlled by the operating state of the engine (2) for example by means of the injection computer.

En référence à la figure 1 le dispositif précédemment décrit fonctionne de la manière suivante:
Lors du démarrage du moteur les moyens d'aimantation (30) sont désactivés (la bobine électromagnétique n'est pas alimentée ou couplée à un aimant permanent elle est alimentée de façon à générer un champ magnétique opposé à celui de l'aimant permanent).With reference to FIG. 1, the device previously described operates as follows:
When the engine starts the magnetization means (30) are deactivated (the electromagnetic coil is not supplied or coupled to a permanent magnet it is supplied so as to generate a magnetic field opposite to that of the permanent magnet).

Le clapet antiretour (12) fonctionne alors normalement quand la pression dans la pipe d'admission (8) en aval du clapet (12) devient inférieure à la pression en amont de ce même clapet (12) dans le conduit (6), la ou les lames du clapet (12) s'écartent et laissent passer l'air comburant vers les cylindres. Quand la pression dans l'orifice d'admission en aval du clapet (12) devient supérieure à la pression en amont de ce même clapet (12) la ou les lames se plaquent sur le corps du clapet (14) et empêchent le mélange carburé (au RFA) d'être refoulés dans le conduit d'admission (6). De sorte que le taux de compression est maximum. Une fois le moteur lancé c'est-à-dire par un régime supérieur à 200 tours/minute, les moyens d'aimantation sont activés (la bobine électromagnétique seule est alimentée ou couplée à un aimant permanent n'est plus alimentée), la lame (22) est alors rapidement immobilisée dans l'évidemment (32) où elle demeure pendant toute la marche du moteur.The non-return valve (12) then operates normally when the pressure in the intake pipe (8) downstream of the valve (12) becomes lower than the pressure upstream of this same valve (12) in the duct (6), the or the blades of the valve (12) move apart and allow the combustion air to pass to the cylinders. When the pressure in the inlet orifice downstream of the valve (12) becomes greater than the pressure upstream of this same valve (12) the blade or blades are pressed against the body of the valve (14) and prevent the fuel mixture (at RFA) to be forced back into the intake duct (6). So the compression ratio is maximum. Once the engine has started, i.e. at a speed greater than 200 rpm, the magnetization means are activated (the electromagnetic coil alone is supplied or coupled to a permanent magnet is no longer supplied). blade (22) is then quickly immobilized in the recess (32) where it remains during the whole running of the engine.

La lame (22) ainsi bloquée dans l'évidement (32), le clapet (12) n'entraîne aucune perte de charge lors d'un fonctionnement à haut régime et forte charge.The blade (22) thus blocked in the recess (32), the valve (12) does not cause any pressure drop during operation at high speed and heavy load.

L'invention procure ainsi l'avantage suivant: - la possibilité d'utiliser un RFA important sans
dégradation du fonctionnement au démarrage grâce à la
diminution de la recirculation due au clapet (12) dans
les premiers instants de fonctionnement.The invention thus provides the following advantage: - the possibility of using a large RFA without
degraded operation at start-up thanks to
decrease in recirculation due to the valve (12) in
the first moments of operation.

Il est évident que l'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite et qu'on peut y apporter des variantes d'exécution. It is obvious that the invention is not limited to the embodiment described and that it is possible to provide alternative embodiments.

Claims (8)

REVENDICATIONS de ce clapet (12) en position ouvert. d'un clapet antiretour (12) et de moyens de blocage (30) d'admission (6) est pourvu en amont d'une soupape (10), la culasse (20), caractérisé en ce que chaque pipe l'intermédiaire des pipes d'admission (8) définies dans d'admission des cylindres respectifs du moteur (2) par conduits d'admission (6) aux différents orifices comportant un collecteur d'admission (4) relié par sesCLAIMS of this valve (12) in the open position. a non-return valve (12) and inlet blocking means (30) (6) is provided upstream of a valve (10), the cylinder head (20), characterized in that each pipe the intermediaries of intake pipes (8) defined in the intake of the respective cylinders of the engine (2) by intake ducts (6) to the various orifices comprising an intake manifold (4) connected by its [1] Dispositif d'admission pour moteur diesel à quatre temps[1] Intake device for four-stroke diesel engine positionnée dans la pipe d'admission (8). positioned in the intake pipe (8). moins une lame flexible (22) fixée sur le corps (14) et at least one flexible blade (22) fixed on the body (14) and entre le collecteur (4) et la culasse (20), et par au between the manifold (4) and the cylinder head (20), and by at l'intermédiaire de deux joints d'étanchéité (16, 18) via two seals (16, 18) constitué par un corps du clapet (14) serré par constituted by a body of the valve (14) tightened by caractérisé en ce que ce clapet antiretour (12) est characterized in that this non-return valve (12) is [2] Dispositif d'admission suivant la revendication 1,[2] Intake device according to claim 1, (22). (22). (8) comporte un évidement (32) pour recevoir la lame (8) has a recess (32) for receiving the blade caractérisé, en ce que la paroi de la pipe d'admission characterized in that the wall of the intake pipe [3] Dispositif d'admission suivant la revendication 2,[3] Intake device according to claim 2, afin d'améliorer sa sensibilité. in order to improve its sensitivity. flexible (22) est constituée par au moins une lamelle flexible (22) consists of at least one lamella revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la lame Claims 2 and 3, characterized in that the blade [4] Dispositif d'admission suivant l'une quelconque des[4] Intake device according to any one of fonctionnement du moteur. engine operation. que ces moyens d'aimantations sont asservis à l'état de that these magnetization means are subject to the state of culasse (20) au voisinage de l'évidement (32) et en ce  cylinder head (20) in the vicinity of the recess (32) and in this d'aimantation (26) disposés dans une cavité (28) de la magnetization (26) arranged in a cavity (28) of the de blocage (30) sont constitués par des moyens blocking (30) are constituted by means revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ces moyens claims 1 to 4, characterized in that these means [5] Dispositif d'admission suivant l'une quelconque des[5] Intake device according to any one of constitués par une bobine électromagnétique. constituted by an electromagnetic coil. caractérisé en ce que ces moyens d'aimantation (26) sont characterized in that these magnetization means (26) are [6] Dispositif d'admission suivant la revendication 5,[6] Intake device according to claim 5, électromagnétique qui lui est ajustée. electromagnetic which is adjusted to it. constitués par un aimant permanent et une bobine consisting of a permanent magnet and a coil caractérisé en ce que ces moyens d'aimantation (26) sont characterized in that these magnetization means (26) are [7] Dispositif d'admission suivant la revendication 5,[7] Intake device according to claim 5, du moteur (2) dépasse 200 tours/minute.  motor (2) exceeds 200 rpm. clapet (12) en position ouverte a lieu dès que le régime valve (12) in open position takes place as soon as the revendications I à 7 caractérisé en ce que le blocage du claims I to 7 characterized in that the blocking of the [8] Dispositif d'admission suivant l'une quelconque des[8] Intake device according to any one of
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