FR2766871A1

FR2766871A1 - IC engine with inlet duct shutter

Info

Publication number: FR2766871A1
Application number: FR9709857A
Authority: FR
Inventors: Crouvoisier Laurent Forin
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-05
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: FR2766871B1

Abstract

The inlet duct shutter cavity (8) is connected to the end of the duct adjacent to the combustion chamber (3) by a fuel evacuation channel (9). The engine's cylinder head (1) has an inlet duct (2) to feed its combustion chamber (3), the duct being fitted with a controlled shutter (7) to limit the flow of gases and impart a rotary motion to the fuel charge. The shutter rests in a cavity (8) in the cylinder head in the inlet duct's lower section, while a channel (9) connects the cavity to the end of the duct adjacent to the combustion chamber to prevent fuel accumulating in the cavity. The channel is in the form of a simple bore in the cylinder head, and its outlet end is positioned so as not to alter the aerodynamic motion created by the shutter.

Description

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN
DISPOSITIF D'OBTURATION 8ELECTIVE DES CONDUITS
D'ADMISSION
La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne destiné à équiper un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne comportant un dispositif d'obturation sélective des conduits d'admission destiné à imprimer un mouvement de rotation à la charge dans les cylindres.INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A
8ELECTIVE CLOSURE OF CONDUITS
ADMISSION
The present invention relates to an internal combustion engine intended to equip a motor vehicle. The present invention relates more particularly to an internal combustion engine cylinder head comprising a device for selectively closing the intake ducts intended to impart a rotational movement to the load in the cylinders.

= Un moteur à combustion interne de type multicylindre comporte classiquement un bâti ou carter constitué par une pièce de fonderie en fonte ou en aluminium présentant une pluralité d'alésages cylindriques à l'intérieur desquels sont logés des pistons. Ces pistons sont reliés au moyen de bielles à un vilebrequin monté tourillonnant dans des paliers agencés à l'extrémité inférieure du carter moteur. = An internal combustion engine of the multicylinder type conventionally comprises a frame or casing constituted by a cast iron or aluminum casting having a plurality of cylindrical bores inside which pistons are housed. These pistons are connected by means of connecting rods to a crankshaft mounted journalling in bearings arranged at the lower end of the crankcase.

Ce carter-cylindres est fermé hermétiquement dans sa partie supérieure par une autre pièce de fonderie appelée culasse. La culasse recouvre donc par sa face inférieure les cylindres de façon à délimiter avec les pistons, les chambres de combustion du moteur. This cylinder block is hermetically closed in its upper part by another piece of foundry called cylinder head. The cylinder head therefore covers the cylinders on its underside so as to delimit the combustion chambers of the engine with the pistons.

La culasse est traversée par des conduits d'admission et d'échappement desservant les chambres de combustion qui assurent respectivement l'admission de l'air comburant ou du mélangé carburé et l'évacuation des gaz brûlés. Ces conduits présentent au droit des chambres de combustion, des orifices qui sont obturés par des soupapes à tiges montées coulissantes dans la culasse à l'intérieur de guides de soupape correspondants et dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un système de distribution approprié. The cylinder head is traversed by intake and exhaust ducts serving the combustion chambers which respectively ensure the admission of the combustion air or the fuel mixture and the evacuation of the burnt gases. These conduits have combustion chambers at their right, orifices which are closed by stem valves slidingly mounted in the cylinder head inside corresponding valve guides and the opening and closing of which are controlled by an appropriate distribution system. .

I1 est connu, notamment pour les moteurs à combustion interne fonctionnant en mélange pauvre et nécessitant de fortes turbulences aérodynamiques dans les chambres de combustion, d'obturer partiellement les conduits d'admission en utilisant des =systèmes obturateurs pilotés logés dans la culasse tels que par exemple des boisseaux. Cette obturation partielle a pour objet d'imprimer sélectivement à la charge pénétrant dans les cylindres un mouvement de rotation ordonné de type
Tumble c'est-à-dire un mouvement tourbillonnaire d'axe de rotation perpendiculaire à l'axe des cylindres.I1 is known, in particular for internal combustion engines operating in a lean mixture and requiring high aerodynamic turbulence in the combustion chambers, to partially close the intake ducts by using = piloted shutter systems housed in the cylinder head such as by example of bushels. The purpose of this partial closure is to selectively impart to the load entering the cylinders an ordered rotational movement of the type
Tumble, that is to say a vortex movement with an axis of rotation perpendicular to the axis of the cylinders.

Ce mouvement de rotation ordonné de type
Tumble est classiquement obtenu, comme cela est par exemple décrit dans les documents EP-A-579.218 et EP-A-641.921, en obturant la partie basse des conduits d'admission ce qui force les gaz à circuler dans la partie haute des conduits et ainsi à pénétrer dans les chambres de combustion avec l'incidence nécessaire.This ordered rotational movement of type
Tumble is conventionally obtained, as for example described in documents EP-A-579.218 and EP-A-641.921, by sealing the lower part of the intake ducts which forces the gases to circulate in the upper part of the ducts and thus entering the combustion chambers with the necessary incidence.

Les éléments obturateurs connus sont montés dans des évidements correspondants s'étendant dans la culasse. Ces logements qui débouchent dans les conduits d'admission, sont adaptés de façon à accueillir entièrement les corps des éléments obturateurs et permettre ainsi leur effacement en position de repos et le libre passage des gaz dans des phases de fonctionnement prédéterminées du moteur telles qu'en pleine charge. De tels logements présentent aujourd'hui l'inconvénient de favoriser l'accumulation de carburant liquide. The known shutter elements are mounted in corresponding recesses extending in the cylinder head. These housings which open into the intake ducts, are adapted so as to entirely accommodate the bodies of the shutter elements and thus allow their erasure in the rest position and the free passage of gases in predetermined engine operating phases such as full load. Such housings today have the disadvantage of favoring the accumulation of liquid fuel.

En effet, le carburant injecté directement dans les conduits d'admission ou bien encore remontant des chambres de combustion tend à se déposer sur les parois des conduits d'admission et plus particulièrement dans les zones en retrait du flux, des gaz d'admission que constituent les évidements formant logements des éléments obturateurs lorsque ces derniers sont manoeuvrés dans leur position active d'obturation partielle des conduits. Indeed, the fuel injected directly into the intake ducts or alternatively from the combustion chambers tends to be deposited on the walls of the intake ducts and more particularly in the areas set back from the flow, of the intake gases that constitute the recesses forming housings of the shutter elements when the latter are operated in their active position for partially closing the conduits.

Le carburant qui s'accumule ainsi dans ces logements est ensuite brusquement évacué dans les conduits d'admission et entraîné dans les chambres de combustion lors du retour en position de repos des éléments obturateurs. Cette soudaine arrivée de carburant a pour effet de provoquer une augmentation incontrôlée de la richesse de la charge et donc des à-coups de couple et des émissions de polluants. The fuel which thus accumulates in these housings is then suddenly evacuated in the intake ducts and entrained in the combustion chambers when the shutter elements return to the rest position. This sudden arrival of fuel has the effect of causing an uncontrolled increase in the richness of the load and therefore of the jolts of torque and emissions of pollutants.

Le moteur à combustion interne selon l'invention, a donc pour objet de remédier aux inconvénients précités et ce, de façon particulièrement simple. The object of the internal combustion engine according to the invention is therefore to remedy the aforementioned drawbacks, in a particularly simple manner.

Le moteur à combustion interne selon l'invention comporte une culasse dans laquelle est ménagée au moins un conduit d'admission destiné à alimenter une chambre de combustion, ce conduit coopérant avec un élément obturateur piloté destiné à venir partiellement obturer le passage et imprimer un mouvement de rotation à la charge dans la chambre de combustion, cet élément obturateur venant se loger en position de repos dans un évidement correspondant de la culasse débouchant dans la partie inférieure du conduit d'admission. The internal combustion engine according to the invention comprises a cylinder head in which is formed at least one intake duct intended to supply a combustion chamber, this duct cooperating with a piloted shutter element intended to partially block the passage and impart a movement of rotation to the load in the combustion chamber, this shutter element being housed in the rest position in a corresponding recess in the cylinder head opening into the lower part of the intake duct.

Selon l'invention, le moteur est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'évacuation du carburant destinés à éviter toute accumulation de carburant dans l'évidement de la culasse recevant le dispositif obturateur. According to the invention, the engine is characterized in that it includes fuel discharge means intended to prevent any accumulation of fuel in the recess of the cylinder head receiving the shutter device.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les moyens d'évacuation du carburant sont constitués par un canal reliant le fond de l'évidement recevant le dispositif obturateur, au conduit d'admission. According to a characteristic of the internal combustion engine which is the subject of the invention, the means for evacuating the fuel consist of a channel connecting the bottom of the recess receiving the obturator device to the intake duct.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le canal débouche dans le conduit d'admission au voisinage de l'orifice d'admission. According to a characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the channel opens into the intake duct in the vicinity of the intake orifice.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le canal est formé par un simple perçage. According to a characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the channel is formed by a simple drilling.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, l'orifice de sortie du canal est orienté de façon à ne pas modifier l'aérodynamique créée par ledit dispositif obturateur. According to a characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the outlet orifice of the channel is oriented so as not to modify the aerodynamics created by said shutter device.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément obturateur est articulé autour d'un axe s'étendant perpendiculairement audit conduit. According to a characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the shutter element is articulated around an axis extending perpendicular to said duct.

Selon une caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément obturateur est formé par un boisseau. According to a characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the shutter element is formed by a plug.

: On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel
la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'une culasse pour moteur à combustion interne selon l'invention.: We will better understand the aims, aspects and advantages of the present invention, from the description given below of an embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawing. , in which
Figure 1 is a partial schematic sectional view of a cylinder head for an internal combustion engine according to the invention.

Conformément à la figure 1, la culasse référencée 1 est celle d'un moteur à combustion interne multicylindre à injection indirecte de carburant de type multipoint. Seuls ont été figurés les éléments de la culasse 1 permettant la compréhension de l'invention. In accordance with FIG. 1, the cylinder head referenced 1 is that of a multi-cylinder internal combustion engine with indirect fuel injection of the multipoint type. Only the elements of the cylinder head 1 have been shown allowing the understanding of the invention.

Sur la figure 1, on voit un conduit d'admission 2 s'étendant transversalement à travers la culasse 1 entre une face latérale de cette dernière et une chambre de combustion 3 définie entre la face inférieure de la culasse 1 et le carter moteur, non figuré, s'étendant sous la culasse 1. In Figure 1, we see an intake duct 2 extending transversely through the cylinder head 1 between a side face of the latter and a combustion chamber 3 defined between the underside of the cylinder head 1 and the crankcase, not figured, extending under the cylinder head 1.

Le conduit d'admission 2 débouche dans la chambre de combustion 3 par un orifice d'admission 5 que vient classiquement obturer une soupape à tige 4. La tête évasée de la soupape 4 repose en appui contre un siège rapporté, monté fretté dans la culasse 1, entourant l'orifice 5. The inlet duct 2 opens into the combustion chamber 3 through an inlet orifice 5 which is conventionally closed by a stem valve 4. The flared head of the valve 4 rests in abutment against an attached seat, mounted hooped in the cylinder head 1, surrounding the orifice 5.

Un injecteur de carburant 6 est logé dans un alésage correspondant de la culasse 1 débouchant dans= le conduit 2 à proximité de la soupape d'admission, de sorte que le jet de carburant issu du nez de l'injecteur 6 soit dirigé vers l'orifice d'admission 5. A fuel injector 6 is housed in a corresponding bore in the cylinder head 1 opening into = the duct 2 near the intake valve, so that the jet of fuel coming from the nose of the injector 6 is directed towards the inlet 5.

Une vanne rotative 7 de type boisseau, pilotée selon les conditions de fonctionnement du moteur par des moyens appropriés non figurés, commande le débit des gaz d'admission. La vanne 7 est montée dans un évidement correspondant cylindrique 8 ménagé à travers la culasse 1 et débouchant dans la partie inférieure du conduit d'admission 2. A rotary valve 7 of the plug type, controlled according to the operating conditions of the engine by suitable means not shown, controls the flow rate of the intake gases. The valve 7 is mounted in a corresponding cylindrical recess 8 formed through the cylinder head 1 and opening into the lower part of the intake duct 2.

Cette vanne 7 a pour objet de modifier en position active d'obturation l'aérodynamique du conduit 2 de façon à générer un mouvement de rotation ordonné approprié de la charge dans la chambre de combustion 3 de type Tumble (tourbillon d'axe perpendiculaire à l'axe du cylindre). La vanne et son logement sont conformés pour que celle-ci épouse la forme du conduit 2 en position de repos de façon à n'engendrer alors aucune perte de charge. The purpose of this valve 7 is to modify the aerodynamics of the duct 2 in the active closing position so as to generate an appropriate ordered rotational movement of the charge in the combustion chamber 3 of the tumble type (vortex with an axis perpendicular to the cylinder axis). The valve and its housing are shaped so that it follows the shape of the duct 2 in the rest position so as to then generate no pressure drop.

Pour éviter toute accumulation de carburant dans l'évidement 8 lorsque la vanne 7 est manoeuvrée en position active, un canal relie le fond de celui-ci au conduit d'admission 2 au voisinage de l'orifice d'admission 5. Un tel canal est réalisé simplement selon l'exemple illustré par un perçage droit 9. Le carburant recueilli dans l'évidement 8 peut ainsi s'écouler en continue non seulement par gravité lorsque le perçage est incliné vers l'orifice d'admission 5 comme cela est figuré, mais également par aspiration grâce au débit d'air traversant le perçage 9 lors de l'ouverture de la soupape d'admission 4. To avoid any accumulation of fuel in the recess 8 when the valve 7 is operated in the active position, a channel connects the bottom of the latter to the intake duct 2 in the vicinity of the intake orifice 5. Such a channel is carried out simply according to the example illustrated by a straight bore 9. The fuel collected in the recess 8 can thus flow continuously not only by gravity when the bore is inclined towards the inlet orifice 5 as shown , but also by suction thanks to the air flow passing through the bore 9 when the intake valve 4 is opened.

Pour éviter que le jet d'air à la sortie du perçage 9 ne vienne contrarier le mouvement aérodynamique créé par la vanne 7, la direction du perçage 9 est adaptée en conséquence. En particulier le perçage est incliné latéralement de façon à ne pas diriger son jet sur la tige de la soupape. To prevent the jet of air at the outlet of the bore 9 from interfering with the aerodynamic movement created by the valve 7, the direction of the bore 9 is adapted accordingly. In particular, the bore is inclined laterally so as not to direct its jet on the valve stem.

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. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Ainsi la présente invention n'est pas limitée au seul élément obturateur 7 du type boisseau décrit conformément à la figure 1, mais elle concerne également tous les types d'éléments obturateurs qu'ils soient rotatifs ou coulissant, du moment qu'ils viennent se loger dans un évidement 8 débouchant dans la partie inférieure du conduit d'admission 2 et que cet évidement 8 soit susceptible d'accumuler du carburant. Thus the present invention is not limited to the single shutter element 7 of the plug type described in accordance with FIG. 1, but it also relates to all types of shutter elements whether they are rotary or sliding, as long as they come lodge in a recess 8 opening into the lower part of the intake duct 2 and that this recess 8 is likely to accumulate fuel.

De même, l'invention concerne tous les types de moteurs, qu'ils soient à allumage commandé ou à allumage par compression, et à injection directe ou injection indirecte. Likewise, the invention relates to all types of engines, whether with positive ignition or with compression ignition, and with direct injection or indirect injection.

Claims

[1) Internal combustion engine comprising a cylinder head (1) in which is formed at least one intake duct (2) intended to supply a combustion chamber (3), said intake duct (2) cooperating with an element piloted shutter (7) intended to partially block the passage of gases and impart a rotational movement to the load in the combustion chamber (3), said shutter element (7) being housed in the rest position in a corresponding recess ( 8) of the cylinder head (1) opening into the lower part of said intake duct (2), characterized in that it includes fuel evacuation means intended to prevent any accumulation of fuel in the recess (8) receiving said shutter device (7).

[2) Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that said fuel removal means are constituted by a channel (9) connecting the bottom of said recess (8) to said intake duct (2).

[3] Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that said channel (9) opens into the intake duct (2) in the vicinity of the intake orifice (5).

[4) Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that said channel is formed by a simple bore (9).

[5] Internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, characterized the outlet of said channel (9) is oriented so as not to modify the aerodynamic movement created by said shutter device (7).

[6) Internal combustion engine according to any one of claims l to 5, characterized in that said shutter element (7) is articulated around an axis extending perpendicular to said conduit (2) [7] Combustion engine internal according to claim 6, characterized in that said shutter element is formed by a rotary shutter of the plug type (7).