FR2735183A1

FR2735183A1 - Installation de tuyaux d'admission pour un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2735183A1
Application number: FR9606935A
Authority: FR
Inventors: Hans Ulrich Jahrens; Gunter Sohlke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1996-12-13
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: US5642697A; DE19614313B4; FR2735183B1; GB9611387D0; GB2301864A; DE19614313A1; GB2301864B

Abstract

L'invention concerne une installation de tuyaux d'admission pour des moteurs à combustion interne, qui se compose essentiellement de deux demi-coquilles (1), dans lesquelles sont enfichés des inserts (11) pour former des canaux d'admission (5). Pour adapter les canaux d'admission (5) à des moteurs à combustion interne de cylindrées différentes et pour obtenir une bonne étanchéité par rapport à un volume collecteur, on enfiche les inserts (11) dans la demi-coquille supérieure (1), un recouvrement (D) se produisant entre des sections de parois voisines (13, 15). L'étanchéité des canaux d'admission (5) est obtenue au moyen de joints d'étanchéité (19), qui sont disposés sur une bride (18) et qui se trouvent éloignés du canal d'admission (5) du recouvrement (D).

Description

L'invention concerne une installation de tuyaux d'admission pour un moteur

à combustion interne, consistant en des demi-coquilles adjacentes à un plan de séparation commun, demi-coquilles qui délimitent un volume central collecteur et sont formées par des canaux d'admission de forme tubulaire, propres à chaque cylindre, dont les parois tubulaires, qui se trouvent à l'extérieur, sont constituées intégralement dans les demi-coquilles et dont les parois tubulaires, qui se trouvent à l'intérieur, qui forment avec les demi-coquilles les canaux d'admission, et qui sont adjacentes au volume collecteur, sont formées par des inserts

disposés dans les demi-coquilles.

On connaît par le document DE-89 14 049 U1 une installation de tuyaux d'admission de ce type pour un moteur à combustion interne. Dans ce document il est proposé de former des parois, se trouvant à l'intérieur, de tuyaux individuels d'admission au moyen d'une pièce d'adaptation, qui soit insérée dans une demi-coquille constituant un carter collecteur. Cette pièce d'adaptation peut être constituée en plusieurs parties, par exemple d'une manière telle que les pièces individuelles d'adaptation se joignent dans le plan de séparation des demi-coquilles. Cette installation de tuyaux d'admission est censée déboucher sur une fabrication économique et procurer par des parois de canaux lisses une

amélioration, qui n'est pas décrite plus en détail.

Dans de tels agencements l'étanchéité entre des pièces d'adaptation insérées et les demi-coquilles ainsi qu'entre les pièces individuelles d'adaptation adjacentes les

unes aux autres dans le plan de séparation est problématique.

Des défauts d'étanchéité, qui se produisent à ces endroits, conduisent inévitablement à des pertes de rendement dans le moteur à combustion interne, en particulier dans les zones de vitesse de rotation basses à moyennes avec une dépression

élevée dans l'installation de tuyaux d'admission.

L'invention a pour objet d'améliorer une installation de tuyaux d'admission du type ci-dessus en faisant en sorte que des défauts d'étanchéité dans les parois des tuyaux individuels d'admission soient évités. En outre l'installation de tuyaux d'admission doit être caractérisée par une flexibilité élevée telle qu'elle puisse être appliquée, moyennant de faibles modifications, à des moteurs à combustion interne différents d'une série.

On résout ce problème grâce au fait que les demi-

coquilles qui portent les parois tubulaires, qui se trouvent à l'extérieur, sont pourvues, des deux côtés de chaque paroi tubulaire, de sections de paroi sensiblement parallèles les unes aux autres, entre lesquelles viennent en prise des sections de paroi, correspondantes, des inserts, constituées des deux côtés de chaque paroi tubulaire se trouvant à l'intérieur, en formant un recouvrement en pont, un joint d'étanchéité étant disposé entre les sections de paroi, tournées les unes vers les autres, des demi-coquilles et des inserts à l'extrémité du pont de recouvrement, qui se trouve

éloignée du canal d'admission.

Quand dans le cas d'une installation de tuyaux d'admission du type mentionné au début les demi-coquilles qui portent les parois tubulaires, qui se trouvent à l'extérieur, sont pourvues des deux côtés de chaque paroi tubulaire de sections de paroi sensiblement parallèles les unes aux autres, on peut enfiler ainsi entre ces sections de paroi un insert pourvu de sections de paroi correspondantes, un

recouvrement ayant lieu entre des sections de paroi voisines.

De cette façon le canal d'admission est tout d'abord formé grâce au fait que les parois tubulaires qui se trouvent à l'extérieur et celles qui se trouvent à l'intérieur, qui forment la section transversale du canal, se font vis à vis. On dispose un joint d'étanchéité entre les sections de paroi, tournées les unes vers les autres, de la demi-coquille ou de l'insert à une distance du canal d'admission égale à l'amplitude du recouvrement. De façon avantageuse on évite de cette façon d'avoir à réaliser un joint d'étanchéité, dont la production soit techniquement difficile à maîtriser, directement entre les parois tubulaires qui forment le canal d'admission, et le joint d'étanchéité est déplacé vers une zone qui se trouve éloignée du canal d'admission. Un léger espace mort communiquant avec le canal d'admission, se trouvant entre les sections de paroi qui se font vis à vis, n'est pas critique du point de vue des techniques d'écoulement des fluides, car il est rendu étanche

par le joint d'étanchéité.

En outre l'agencement selon l'invention offre l'avantage qu'en conservant des composants essentiels de cette installation de tuyaux d'admission on peut régler les sections transversales différemment grandes des canaux d'admission par une modification du recouvrement. En outre on peut modifier d'une manière simple la position d'une section transversale d'entrée de ce canal d'admission par la longueur sur l'insert de la paroi tubulaire, qui forme le canal d'admission. Par ces mesures on peut adapter l'installation de tuyaux d'admission de façon variable à différents moteurs à combustion interne, qui par exemple présentent des cylindrées différentes, en ce qui concerne la longueur du canal d'admission et la section transversale du canal

d'admission.

Dans une configuration avantageuse les inserts portent aux extrémités de leurs sections de paroi, qui se trouvent éloignées du canal d'admission, une bride pliée à

angle droit, qui porte le joint d'étanchéité.

6Chaque canal d'admission est formé par deux inserts qui sont adjacents l'un à l'autre dans le plan de séparation des demi- coquilles, la section transversale d'entrée du canal d'admission, qui coopère avec le volume collecteur, étant constituée dans une demi- coquille entre l'insert et cette demi-coquille. Dans l'autre demi- coquille, qui présente une bride de sortie que l'on peut boulonner sur la culasse du moteur à combustion, les inserts sont constitués d'une manière telle qu'ils font passer l'air aspiré du plan de séparation jusqu'à cette bride de sortie, en étant réalisés de façon fermée par rapport au volume collecteur. L'étanchéité des demi-coquilles, ainsi que des inserts qui sont adjacents les uns aux autres dans le plan de séparation, a lieu entre eux au moyen d'un soudage par friction, l'une des parties, qui sont adjacentes entre elles, présentant une bride de réception, qui a en section transversale la forme d'un U, bride dans laquelle vient en prise une bride d'insertion, pourvue d'un nez, de l'autre partie. De préférence le joint d'étanchéité est constitué de façon élastique et il peut s'étendre sur toute la longueur

des canaux d'admission.

Au total on évite complètement, avec la conception adoptée pour réaliser l'étanchéité dans cette installation de tuyaux d'admission, des défauts d'étanchéité qui dégradent le rendement du moteur à combustion, et en même temps il est possible d'avoir, grâce à l'utilisation variable des demi-coquilles avec différents inserts, une adaptation simple et économique aux différents moteurs à combustion. De cette façon on peut réduire largement les coûts élevés de nouveaux développements et de nouveaux calculs en les

réduisant à l'adaptation des inserts nouveaux à utiliser.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: -au moins l'une des sections de paroi présente, à l'extrémité qui se trouve éloignée, une bride qui porte le joint d'étanchéité, -la bride est associée aux inserts et s'étend au moins le long des sections de paroi parallèles les unes aux autres, -les parois tubulaires d'un canal d'admission, qui se trouvent à l'intérieur, sont formées au moins par deux inserts adjacents l'un à l'autre dans le plan de séparation, la demi-coquille, qui présente une bride de sortie associée au moteur à combustion interne, présentant les parois tubulaires qui se trouvent à l'intérieur, qui s'étendent depuis cette bride de sortie jusqu'au plan de séparation et qui sont fermées par rapport au volume collecteur, -la bride des inserts qui présentent les parois tubulaires fermées, s'étend également, à l'extrémité, entre

les sections de paroi et fait face à une paroi de la demi-

coquille associée à la bride de sortie, -l'une des demi- coquilles, adjacentes l'une à l'autre dans le plan de séparation ou l'un des inserts, présente une bride de réception, ayant en section transversale la forme d'un U et se trouvant dans ce plan de séparation et la partie respectivement adjacente à cela présente une bride d'enfichage, pourvue d'un nez, qui vient en prise dans cette bride de réception, -une gouttière, de la bride de réception, qui reçoit le nez, est formée de façon plus large que le nez pour recueillir la matière enlevée du nez par soudage par friction, -des inserts coopèrent avec le volume collecteur et définissent des orifices d'entrée des canaux d'admission à une certaine distance du plan de séparation, et sont reliés du côté aval dans le plan de séparation avec d'autres inserts, formant en commun ces canaux d'admission, -la position des orifices d'entrée vers le plan de séparation et/ou le recouvrement, qui détermine la surface de la section transversale des canaux d'admission, est

adaptée à la cylindrée.

D'autres avantages de l'invention vont ressortir

de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation,

que l'on va décrire plus en détail à partir des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vue de dessus d'une installation de tuyaux d'admission, la figure 2 montre une vue selon le sens de la flèche X à la figure 1, la figure 3 montre une vue selon le sens de la flèche Y à la figure 1, la figure 4 montre une coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 1, la figure 5 montre une coupe le long de la ligne V-V de la figure 2, la figure 6 montre une coupe le long de la ligne VI-VI de la figure 2, la figure 7 montre une coupe le long de la ligne VII-VII de la figure 2, la figure 8 montre une coupe le long de la figure VIII-VIII de la figure 1, la figure 9 montre une coupe le long de la ligne IX-IX de la figure 3 et

la figure 10 montre une vue latérale d'un insert.

Une installation de tuyaux d'admission d'un moteur à combustion interne consiste essentiellement en des demi-coquilles 1 et 2, adjacentes à un plan de séparation commun T, la référence 1 désignant selon la figure 2 une demi-coquille supérieure et la référence 2 une demi-coquille inférieure. D'autres positions sont cependant concevables à volonté. Ces demi-coquilles 1, 2 forment en commun un carter 3, dans lequel est constitué un volume collecteur V pour

l'air d'aspiration.

Le moteur à combustion interne, non représenté, présente du côté de l'entrée sur sa culasse une bride, sur laquelle est fixée une bride de sortie 4, constituée sur la demi-coquille supérieure 1. Dans cette bride de sortie 4 débouchent des canaux d'admission 5, propres à chaque cylindre, de forme tubulaire, disposés à l'intérieur du carter 3, canaux d'admission 5 qui sont en liaison à l'intérieur de la demi- coquille inférieure 2 avec le volume collecteur V au moyen d'un orifice d'entrée 6. Les parois qui forment les canaux d'admission 5 sont formées respectivement pour moitié de façon intégrale dans les demi- coquilles 1, 2 sous la forme de parois tubulaires se trouvant à l'extérieur 7 ou 8 et de parois tubulaires, se trouvant à l'intérieur, 9, , par des inserts 11 ou 12 disposés dans les demi-coquilles

1 ou 2.

Des deux côtés des parois tubulaires 7, 8 des demi-coquilles 1, 2 sont disposées des sections de paroi 13, 14, sensiblement parallèles les unes aux autres. Des deux côtés des parois tubulaires 9, 10 des inserts 11, 12 sont constituées des sections de paroi 15, 16 qui correspondent aux sections de paroi 13, 14 décrites précédemment, les inserts 11 ou 12 étant enfichés dans les demi-coquilles 1 ou 2 d'une manière telle que s'établisse un recouvrement D entre les sections de paroi tournées les unes vers les autres, par exemple 14 et 16, de demi- coquille ou d'insert respectivement. A l'extrémité 17 de ce recouvrement D, qui se trouve éloignée du canal d'admission coorrespondant 5, les sections de paroi 15, 16 portent une bride 18 coudée à angle

droit, qui s'étend le long du canal d'admission 5.

Avant l'enfoncement des inserts 11, 12 dans les demi-coquilles 1, 2, on met sur cette bride 18 un joint d'étanchéité autodurcissant 19, consistant en deux composants sous forme d'une mousse liquide. Après le durcissement ce joint d'étanchéité peut être aussi bien comprimé que décomprimé et en conséquence il convient pour compenser des jeux. Le joint d'étanchéité 19 est mis sur la bride 18 de l'insert 12, inséré dans la demi-coquille inférieure 2 sous la forme de deux cordons s'étendant sensiblement

parallèlement l'un à l'autre. Sur l'insert 11 de la demi-

coquille supérieure 1 ce joint d'étanchéité 19 s'étend en plus entre les deux cordons, qui se déroulent dans le sens longitudinal des canaux d'admission 5, perpendiculairement à une face frontale 20 de l'insert 11, qui est tourné vers une

paroi 21, se trouvant à l'intérieur, de la bride de sortie 4.

La fixation et l'étanchéité des composants qui sont adjacents les uns aux autres dans le plan de séparation T sont effectuées au moyen d'un soudage par friction. Dans ce but les demi-coquilles 1, 2 de même que les inserts 11, 12 présentent une bride de réception 25, 26 ayant en section transversale la forme d'un U, tournée vers le plan de séparation T. Les éléments constitutifs, se composant de la demi- coquille 2 et de l'insert 12, qui sont tournés vers cette bride de réception 25, 26, présentent respectivement des brides d'enfichage correspondantes 27, 28, qui sont pourvues d'un nez 29,30, qui vient en prise dans la bride de réception 25, 26. Une gouttière 31, 32, formée par la forme en U de la bride de réception 25, 26, reçoit les nez 29, 30 et est dans ce cas pourvue d'une largeur nettement plus grande que celle de ces nez. De cette façon les canaux de réception 35, qui se forment et qui sont constitués entre les nez 29, 30 et les parois 33 ou 34, qui se trouvent à l'extérieur, de la bride de réception 25 ou 26, reçoivent la matière qui est enlevée des nez 29, 30 par le processus de

soudage par friction.

Comme on peut le voir en particulier à partir des

figures 4 et 9, les brides 25 ou 27, associées aux demi-

coquilles 1 ou 2, sont réalisées de façon nettement plus large que les brides 26 ou 28, qui sont associées aux inserts 11, 12. Les brides 25, 27 sont constituées de façon à faire complètement le tour du carter 3, et procurent, du fait de leur configuration plus large, une stabilité élevée à l'ensemble du carter 3. Les brides 26, 28, qui sont associées aux inserts 11, 12, doivent remplir essentiellement une fonction d'étanchéité et sont en conséquence formées de façon

plus étroite.

Comme on peut le voir à partir des figures 8, 9 et 10, le joint d'étanchéité 19 s'étend dans la zone de la bride de réception 26 presque perpendiculairement au plan de séparation T, tandis que le cordon de ce joint d'étanchéité 19, qui s'étend sur la face frontale 20, s'étend de façon sensiblement parallèle à ce plan de séparation T. De cette façon l'insert 11 est largement insensible aux jeux qui existent entre la face frontale 20 et la paroi 21 de la bride de sortie 4. De faibles jeux entre ces deux parties sont compensés par le joint d'étanchéité compressible 19, tandis que des déplacements de l'insert 11 dans la zone de la bride

de réception 26 ne posent pas de problèmes.

mmmmmmmL'étanchéité de l'insert 12, qui est associé à la demi-coquille inférieure 2, a lieu d'une manière analogue dans la zone du plan de séparation T, les cordons d'étanchéité 19, s'étendant du plan de séparation T jusqu'à l'orifice d'entrée 6 (voir la figure 2) et à cet endroit se

terminent d'une manière tronquée.

On peut voir, en particulier à partir des figures 1 à 3, le parcours sensiblement en forme de spirale des canaux d'admission 5, leurs axes longitudinaux médians 40 ayant été représentés en points et traits. L'air frais, qui entre par un orifice 42, qui est constitué dans une bride de fixation 41 de la demi-coquille supérieure 1, arrive de là dans le volume collecteur V et est amené par les orifices d'entrée 6 des canaux d'admission 5 à la bride de sortie 4 et de cette façon aux différents cylindres du moteur à

combustion interne.

Une adaptation de l'installation de tuyaux d'admission selon l'invention aux différents moteurs à combustion interne d'une série est possible de façon simple grâce au fait que le recouvrement D, qui définit la surface de la section transversale des canaux d'admission 5, est modifié en utilisant des inserts adaptés 11, 12 et au fait d'utiliser des inserts 12, qui présentent une longueur adaptée de l'orifice d'entrée 6 par rapport au plan de séparation T. De cette façon on adapte au total la surface de la section transversale et la longueur des canaux d'admission 5. En même temps on peut exercer une influence sur le volume collecteur V par la configuration correspondante des inserts

11 et 12.

Pour une utilisation aussi variable que possible de l'installation de tuyaux d'admission selon l'invention sur des moteurs à combustion interne avec différents équipements, le carter 3 présente plusieurs logements servant à recevoir de façon peu encombrante des composants. C'est ainsi que l'on peut fixer un filtre à air sur des pipes filetées 50, constituées d'une seule pièce avec la demi-coquille 1.Dans la zone de la bride de réception 41, qui est sollicitée par des oscillations, la bride 25, 26, qui fait le tour à l'extérieur, est insérée entre les canaux d'admission 5 intérieurs, qui se trouvent au voisinage et elle crée de cette façon un espace, qui sert à recevoir un appareil de commande 51. Dans une zone favorable pour une répartition uniforme la demi-coquille inférieure 2 présente une bride de raccordement 52, qui sert à l'alimentation des gaz d'échappement recyclés. Un support 53, disposé latéralement sur le carter 3, guide une jauge de mesure du niveau d'huile du moteur à combustion interne, tandis qu'au voisinage de cela on dispose un support 55 pour recevoir un capteur de pression et de température 54. Pour avoir une orientation exacte de l'installation de tuyaux d'admission sur la culasse, la bride de sortie 4 présente des tenons de fixation 56 injectés, qui viennent en prise dans des logements correspondants de la culasse. De cette façon on a l'assurance d'avoir une orientation exacte des canaux d'admission par

rapport aux canaux qui leur correspondent dans la culasse.

Les inserts 11, 12 sont conçus dans cet exemple de réalisation respectivement pour deux canaux d'admission 5, toutefois il est possible dans ce cas d'avoir toutes les

variantes que l'on veut.

Le carter 3 est tout entier fabriqué en matière plastique, la demicoquille supérieure 1 étant constituée d'une seule pièce avec la bride de sortie 4, la bride de réception 41, la fixation 53, le support 55 ainsi que d'autres fixations. Au total il y a lieu de prévoir pour le moteur à combustion interne à quatre cylindres, représenté ici, uniquement quatre inserts et de les mettre de la

manière qui a été décrite précédemment dans les demi-

coquilles. La réalisation de toute l'installation de tuyaux d'admission en matière plastique offre en outre l'avantage d'avoir des parois de canaux lisses et un gain de poids, qui

influencent de façon favorable le coefficient de rendement.

1!1

Claims

REVENDICATIONS l.Installation de tuyaux d'admission pour un moteur à combustion interne, consistant en des demi-coquilles (1, 2) adjacentes à un plan de séparation commun (T), demi- coquilles qui délimitent un volume central collecteur (V) et sont formées par des canaux d'admission (5) de forme tubulaire, propres à chaque cylindre, dont les parois tubulaires, se trouvant à l'extérieur (7, 8), sont constituées intégralement dans les demi-coquilles (1, 2) et dont les parois tubulaires (9, 10), qui forment avec les coquilles les canaux d'admission (5),qui sont adjacentes au volume collecteur (V) et qui se trouvent à l'intérieur, sont formées par des inserts (11,12) disposés dans les demi- coquilles (1, 2), installation de tuyaux d'admission caractérisée en ce que les demi-coquilles (1, 2) qui portent les parois tubulaires (7, 8), qui se trouvent à l'extérieur, sont pourvues des deux côtés de chaque paroi tubulaire (7, 8) de sections de paroi (13, 14) sensiblement parallèles les unes aux autres, entre lesquelles viennent en prise des sections de paroi (15, 16), correspondantes, des inserts (11, 12), constituées des deux côtés de chaque paroi tubulaire (9, ) se trouvant à l'intérieur, en formant un recouvrement en pont (D), un joint d'étanchéité (19) étant disposé entre les sections de paroi (13, 15 et 14, 16), tournées les unes vers les autres, des demi-coquilles (1, 2) et des inserts (11, 12) à l'extrémité (17) du pont de recouvrement (D), qui se trouve éloignée du canal d'admission (5).

2.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins l'une des sections de paroi (13, 14, 15, 16) présente à l'extrémité, qui se trouve éloignée (17), une bride (18) qui porte le

joint d'étanchéité (19).
3.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bride (18) est associée aux inserts (11,12) et s'étend au moins le long des

sections de paroi (15, 16) parallèles les unes aux autres.
4.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 3, caractérisée en ce que les parois tubulaires (9,10) d'un canal d'admission (5), qui se trouvent à l'intérieur, sont formées au moins par deux inserts (11, 12), adjacents l'un à l'autre dans le plan de séparation (T), la demi-coquille (1), qui présente une bride de sortie (4) associée au moteur à combustion interne, présentant les parois tubulaires (9) qui se trouvent à l'intérieur, qui s'étendent depuis cette bride de sortie (4) jusqu'au plan de séparation (T) et qui sont fermées par rapport au volume

collecteur (V).
5.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bride (18) des inserts (11) qui présentent les parois tubulaires fermées (9), s'étend également, à l'extrémité, entre les sections de

paroi (15, 16) et fait face à une paroi (21) de la demi-

coquille (1) associée à la bride de sortie (4).
6.Installatiion de tuyaux d'admission selon la

revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'une des demi-

coquilles (1, 2), adjacentes l'une à l'autre dans le plan de séparation (T) ou l'un des inserts (11, 12), présente une bride de réception (25, 26), ayant en section transversale la forme d'un U et se trouvant dans ce plan de séparation (T) et la partie respectivement adjacente à cela présente une bride (27, 28) d'enfichage, pourvue d'un nez (29, 30), qui vient en

prise dans cette bride de réception (25, 26).
7.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une gouttière (31, 32), qui reçoit le nez (29, 30), de la bride de réception (25, 26) est formée de façon plus large que le nez (29, 30) pour recueillir la matière enlevée du nez (29, 30) par

soudage par friction.
8.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 5, caractérisée par des inserts (12), qui coopèrent avec le volume collecteur (V) et qui définissent des orifices d'entrée (6) des canaux d'admission (5) à une certaine distance du plan de séparation (T), et sont reliés du côté aval dans le plan de séparation (T) avec d'autres

inserts (11), formant en commun ces canaux d'admission (5).
9.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 8 pour une série de moteurs à combustion interne de même type, avec au moins des cylindrées différentes, dans laquelle la position des orifices d'entrée (6) vers le plan de séparation (T) et/ou le recouvrement (D), qui détermine la surface de la section transversale des

canaux d'admission (5), est adaptée à la cylindrée.

lO.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité (19) est disposé de façon à s'étendre le long

du canal d'admission (5).
11.Installation de tuyaux d'admission selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint

d'étanchéité (19) est constitué de manière élastique.