FR2818700A1 - Inlet air circuit, for internal combustion engine, consists of an air distributor, supplying air to the cylinders and an upstream element, which controls supply of air into primary and secondary supply pipes. - Google Patents
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Abstract
Description
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"Circuit d'admission d'air" L'invention propose un circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion. "Air intake circuit" The invention provides an air intake circuit for a combustion engine.
L'invention propose plus particulièrement un circuit d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion de cylindres d'un moteur à combustion. The invention more particularly provides an air intake circuit in several combustion chambers of cylinders of a combustion engine.
Le rendement d'un moteur à combustion dépend notamment de la quantité d'air admise dans les chambres de combustion lors de la phase de remplissage. The efficiency of a combustion engine depends in particular on the quantity of air admitted into the combustion chambers during the filling phase.
A chaque régime de fonctionnement du moteur, correspond une quantité d'air théorique permettant d'obtenir un rendement déterminé. Le rapport de la quantité d'air effectivement admise dans les chambres de combustion et de la quantité d'air théorique définit le rendement volumétrique du moteur. For each engine operating speed, there corresponds a theoretical quantity of air making it possible to obtain a determined efficiency. The ratio of the quantity of air actually admitted to the combustion chambers and the quantity of theoretical air defines the volumetric efficiency of the engine.
Plus le rendement volumétrique du moteur est élevé, meilleur est le rendement du moteur, c'est-à-dire meilleur sont ses performances. Dans certains cas il est possible que le rendement volumétrique soit supérieur à 1. The higher the volumetric efficiency of the engine, the better the efficiency of the engine, that is to say the better its performance. In some cases it is possible that the volumetric efficiency is greater than 1.
De façon à augmenter le rendement volumétrique du moteur à un régime déterminé, il est connu de concevoir le circuit d'admission d'air dans les chambres de combustion de façon que la fréquence de résonance du circuit d'admission corresponde à la fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur au régime déterminé. In order to increase the volumetric efficiency of the engine at a given speed, it is known to design the air intake circuit in the combustion chambers so that the resonance frequency of the intake circuit corresponds to the frequency of excitation caused by rotation of the engine at the determined speed.
Lorsque le moteur fonctionne au régime déterminé, le remplissage de la chambre de combustion est optimisé ainsi que le rendement du moteur. When the engine is running at the determined speed, the filling of the combustion chamber is optimized as well as the engine efficiency.
Cependant, lorsque le régime du moteur s'éloigne du régime déterminé, le rendement volumétrique diminue ainsi que les performances du moteur. However, when the engine speed deviates from the determined speed, the volumetric efficiency decreases as well as the engine performance.
Il n'est donc pas possible d'obtenir un rendement volumétrique élevé à deux régimes différents. It is therefore not possible to obtain a high volumetric efficiency at two different regimes.
Le régime de fonctionnement du moteur qui présente un rendement volumétrique optimal est déterminé lors de la The operating speed of the engine with optimal volumetric efficiency is determined during the
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conception du moteur. Or, il est souhaitable d'optimiser le rendement volumétrique à plusieurs régimes notamment à bas et à haut régimes. engine design. However, it is desirable to optimize the volumetric efficiency at several speeds, especially at low and high speeds.
De façon connue, le circuit d'admission d'un moteur à combustion comporte un organe amont tel qu'un filtre à l'air qui est relié à un répartiteur d'air par un conduit d'admission. In known manner, the intake circuit of a combustion engine comprises an upstream member such as an air filter which is connected to an air distributor by an intake duct.
Chaque chambre de combustion est alimentée en air par un conduit d'alimentation. Each combustion chamber is supplied with air by a supply duct.
Le circuit d'admission ainsi constitué présente une fréquence de résonance. La géométrie du circuit d'admission est telle que la fréquence de résonance correspond à la fréquence d'excitation produite par la rotation du moteur à un régime déterminé. The intake circuit thus formed has a resonant frequency. The geometry of the intake circuit is such that the resonant frequency corresponds to the excitation frequency produced by the rotation of the engine at a determined speed.
De façon que le circuit d'admission présente deux fréquences de résonance différentes, correspondant chacune à deux régimes de rotation déterminés du moteur, il est connu que chaque chambre de combustion soit reliée au répartiteur d'air par deux conduits d'alimentation de géométries différentes. Des moyens de dérivation permettent d'orienter le flux d'air dans l'un ou l'autre des conduits d'alimentation en fonction du régime du moteur. So that the intake circuit has two different resonant frequencies, each corresponding to two determined engine revolutions, it is known that each combustion chamber is connected to the air distributor by two supply ducts of different geometries . Bypass means make it possible to orient the air flow in one or the other of the supply conduits as a function of the engine speed.
Cependant, un tel circuit d'admission est difficile à réaliser. However, such an intake circuit is difficult to achieve.
En effet, le doublement du nombre de conduits d'alimentation rend plus complexe les usinages et/ou assemblages à réaliser entre le répartiteur et les chambres de combustion. Indeed, the doubling of the number of supply conduits makes the machining and / or assemblies to be carried out between the distributor and the combustion chambers more complex.
De plus, il provoque une augmentation des pertes de charges qui réduisent fortement les gains de rendement ainsi obtenus. In addition, it causes an increase in pressure drops which greatly reduce the efficiency gains thus obtained.
De façon à fournir une solution à ce problème, l'invention propose un circuit d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion de cylindres d'un moteur à combustion, du type qui comporte un répartiteur d'air entre les orifices d'admission d'air dans les chambres de combustion, caractérisé en ce que le répartiteur d'air est alimenté en air par au moins un premier et un deuxième conduits d'admission, qui sont issus d'un organe amont, In order to provide a solution to this problem, the invention proposes an air intake circuit in several combustion chambers of cylinders of a combustion engine, of the type which comprises an air distributor between the orifices of air intake into the combustion chambers, characterized in that the air distributor is supplied with air by at least a first and a second intake duct, which come from an upstream member,
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parmi lesquels le premier conduit comporte un dispositif d'obturation commandé entre une position ouverte et une position fermée qui permet, ou non, le passage de l'air dans le premier conduit, de façon à modifier la fréquence de résonance du circuit d'admission en fonction de la fréquente d'excitation du moteur.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'organe amont est un filtre à air ; l'organe amont est le compresseur d'un turbocompresseur ;
- l'organe amont est un dispositif de refroidissement d'air ; - l'organe amont est un dispositif d'amortissement des turbulences de l'air frais ; - la longueur du premier conduit est inférieure à la longueur du deuxième conduit ; - l'organe amont et le répartiteur d'air ont une paroi commune, et le premier conduit est un orifice réalisé dans la paroi commune ; - la longueur du premier conduit est égale à la longueur du deuxième conduit ; - un conduit de circulation des gaz brûlés issus d'au moins une chambre de combustion d'un cylindre débouche dans l'un au moins des premier et deuxième conduits. among which the first duct comprises a shutter device controlled between an open position and a closed position which allows, or not, the passage of air in the first duct, so as to modify the resonance frequency of the intake circuit depending on the frequency of motor excitation.
According to other characteristics of the invention - the upstream member is an air filter; the upstream member is the compressor of a turbocharger;
- The upstream member is an air cooling device; - The upstream member is a device for damping turbulence in fresh air; - the length of the first conduit is less than the length of the second conduit; - The upstream member and the air distributor have a common wall, and the first duct is an orifice produced in the common wall; - the length of the first conduit is equal to the length of the second conduit; - A flue gas circulation conduit from at least one combustion chamber of a cylinder opens into at least one of the first and second conduits.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion alimenté en air par un circuit d'admission réalisé selon l'état de la technique ; - la figure 2 représente schématiquement un moteur à combustion alimenté par un circuit d'admission réalisé selon l'invention et comportant deux conduits d'admission ainsi qu'un dispositif d'obturation de l'un d'entre eux, le dispositif d'obturation étant représenté dans une position ouverte ; Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended figures among which: - Figure 1 schematically represents a combustion engine supplied with air by a circuit admission according to the state of the art; - Figure 2 shows schematically a combustion engine powered by an intake circuit produced according to the invention and comprising two intake ducts and a shutter device of one of them, the device shutter being shown in an open position;
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- la figure 3 représente une vue similaire à celle représentée à la figure précédente, le dispositif d'obturation étant représenté dans une position fermée ; - les figures 4 à 8 représentent des vues similaires à celle représentée à la figure 2 selon des variantes de réalisation de l'invention. - Figure 3 shows a view similar to that shown in the previous figure, the shutter device being shown in a closed position; - Figures 4 to 8 show views similar to that shown in Figure 2 according to alternative embodiments of the invention.
La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion 10 qui est constitué principalement par un circuit d'admission 12 qui alimente en air un bloc moteur 14 et un circuit d'échappement 16. FIG. 1 schematically represents a combustion engine 10 which consists mainly of an intake circuit 12 which supplies air to an engine block 14 and an exhaust circuit 16.
De façon connue, le circuit d'admission 12 se compose d'un conduit d'admission 18 dans lequel un filtre à air 20 peut être interposé. In known manner, the intake circuit 12 consists of an intake duct 18 in which an air filter 20 can be interposed.
Le conduit d'admission 18 alimente un répartiteur 22 qui peut être réalisé en une seule pièce avec la culasse, non représentée, du moteur à combustion 10. The intake duct 18 feeds a distributor 22 which can be made in one piece with the cylinder head, not shown, of the combustion engine 10.
Le répartiteur 22 permet de répartir l'air entre les chambres de combustion 24. En effet, chaque chambre de combustion 24 est reliée au répartiteur 22 par un conduit d'alimentation 26. The distributor 22 distributes the air between the combustion chambers 24. In fact, each combustion chamber 24 is connected to the distributor 22 by a supply duct 26.
Un tel circuit d'admission 12 ne permet pas un rendement optimal du moteur à combustion 10 à plusieurs régimes. En effet, il ne présente qu'une fréquence de résonance unique qui permet d'optimiser le remplissage des chambres de combustion 24 à une fréquence unique d'excitation du moteur correspondant à un régime de fonctionnement unique. Such an intake circuit 12 does not allow optimum efficiency of the combustion engine 10 at several speeds. In fact, it has only a single resonant frequency which makes it possible to optimize the filling of the combustion chambers 24 at a single frequency of excitation of the engine corresponding to a single operating regime.
Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose que le répartiteur 22 d'air soit alimenté en air par un premier 40 et un deuxième 42 conduits d'admission qui sont issus d'un organe amont 44, tel que le filtre à air 20. De plus, le premier conduit 40 comporte un dispositif d'obturation 46 commandé entre une position ouverte, représentée à la figure 2, et une position fermée, représentée à la figure 3. In order to remedy this drawback, the invention proposes that the air distributor 22 be supplied with air by a first 40 and a second 42 intake ducts which come from an upstream member 44, such as the air filter. 20. In addition, the first conduit 40 comprises a closure device 46 controlled between an open position, represented in FIG. 2, and a closed position, represented in FIG. 3.
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Le premier conduit 40 est plus court que le deuxième conduit 42. The first conduit 40 is shorter than the second conduit 42.
Ainsi, lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position ouverte, le flux d'air 48 circule de préférence dans le premier conduit 40 qui, du fait de sa longueur plus petite, provoque des pertes de charge plus faibles que le deuxième conduit 42. Dans cette configuration, le circuit d'admission 12 présente une première fréquence de résonance. Thus, when the closure device 46 is in the open position, the air flow 48 preferably circulates in the first conduit 40 which, due to its shorter length, causes lower pressure drops than the second conduit 42 In this configuration, the intake circuit 12 has a first resonant frequency.
La première fréquence de résonance correspond à une première fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur 10 lorsqu'il fonctionne à un premier régime prédéterminé. The first resonant frequency corresponds to a first excitation frequency caused by the rotation of the motor 10 when it operates at a first predetermined speed.
Ainsi, lorsque le moteur 10 fonctionne au premier régime prédéterminé, le remplissage des chambres de combustion 24 est favorisé, ce qui optimise le rendement du moteur 10. Thus, when the engine 10 operates at the first predetermined speed, the filling of the combustion chambers 24 is favored, which optimizes the efficiency of the engine 10.
Lorsque le dispositif d'obturation 14 est en position fermée, la totalité du flux d'air 48 circule dans le deuxième conduit 42. Le circuit d'admission 12 présente alors une seconde fréquence de résonance. When the shutter device 14 is in the closed position, all of the air flow 48 circulates in the second duct 42. The intake circuit 12 then has a second resonant frequency.
La seconde fréquence de résonance correspond à une seconde fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur lorsqu'il fonctionne un second régime prédéterminé. Le remplissage des chambres de combustion et le rendement du moteur 10 sont donc optimisés lorsque le moteur fonctionne au second régime prédéterminé et lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée. The second resonant frequency corresponds to a second excitation frequency caused by the rotation of the motor when it operates a second predetermined speed. The filling of the combustion chambers and the efficiency of the engine 10 are therefore optimized when the engine is operating at the second predetermined speed and when the shutter device 46 is in the closed position.
Ainsi, le rendement du moteur est optimisé pour deux régimes prédéterminés en fonction de la position du dispositif d'obturation 46. Thus, the engine efficiency is optimized for two predetermined speeds depending on the position of the shutter device 46.
Lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position ouverte, la fréquence de résonance du circuit d'émission 12 est plus élevée que lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée. When the shutter device 46 is in the open position, the resonant frequency of the transmission circuit 12 is higher than when the shutter device 46 is in the closed position.
Le dispositif d'obturation sera donc en position ouverte pour un fonctionnement du moteur à haut régime, et en position The shutter device will therefore be in the open position for engine operation at high speed, and in the
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fermée pour un fonctionnement du moteur 10 à un régime plus faible. closed for operation of the engine 10 at a lower speed.
Seules les deux positions extrêmes ouverte et fermée du dispositif d'obturation 46 ont été décrites. Cependant, les positions intermédiaires du dispositif 46 permettent aussi la modification de la fréquence de résonance du circuit d'admission
12. L'invention propose ainsi un circuit d'admission 12 dont la fréquence de résonance peut varier de façon continue entre les première et seconde fréquences de résonance prédéterminées, en fonction de la position du dispositif d'obturation 46. Only the two extreme open and closed positions of the shutter device 46 have been described. However, the intermediate positions of the device 46 also allow the modification of the resonance frequency of the intake circuit.
12. The invention thus proposes an intake circuit 12 whose resonant frequency can vary continuously between the first and second predetermined resonant frequencies, depending on the position of the shutter device 46.
Conformément à la figure 4, l'organe amont 44 et le répartiteur 22 ont une paroi commune 50. Dans ce cas, le premier 40 et le deuxième 42 conduits d'admission peuvent être agencés chacun sur une face latérale différente de l'ensemble constitué par l'organe 44 et le répartiteur 22. In accordance with FIG. 4, the upstream member 44 and the distributor 22 have a common wall 50. In this case, the first 40 and the second 42 intake ducts can each be arranged on a different side face of the assembly constituted by member 44 and distributor 22.
De façon à limiter l'encombrement du circuit d'admission 12, l'extrémité aval du deuxième conduit d'admission 42 se prolonge à l'intérieur du répartiteur 22. Ainsi, bien que son encombrement soit sensiblement identique à celui du premier conduit d'admission 40, sa longueur est supérieure. In order to limit the size of the intake circuit 12, the downstream end of the second intake duct 42 extends inside the distributor 22. Thus, although its bulk is substantially identical to that of the first duct d admission 40, its length is greater.
La figure 5 représente une variante selon laquelle le dispositif d'obturation 46 est agencé dans un orifice 52 réalisé dans la paroi commune 50. Le circuit d'admission 12 présente une première fréquence de résonance plus élevée que celle des réalisations précédentes. Ainsi, le rendement du moteur 10 est optimisé pour un régime de fonctionnement supérieur au premier régime de fonctionnement prédéterminé. FIG. 5 represents a variant according to which the shutter device 46 is arranged in an orifice 52 produced in the common wall 50. The intake circuit 12 has a first resonant frequency higher than that of the previous embodiments. Thus, the efficiency of the motor 10 is optimized for an operating speed greater than the first predetermined operating speed.
La figure 6 représente un circuit d'admission 12 selon une variante de l'invention selon laquelle la longueur du premier conduit d'admission 40 est égale à la longueur du deuxième conduit d'admission 42. FIG. 6 represents an intake circuit 12 according to a variant of the invention according to which the length of the first intake duct 40 is equal to the length of the second intake duct 42.
La fréquence de résonance du circuit d'admission 12 est plus élevée lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position The resonance frequency of the intake circuit 12 is higher when the shutter device 46 is in position
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ouverte que lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée. open only when the shutter device 46 is in the closed position.
L'organe amont 44 peut être un compresseur d'un turbocompresseur non représenté sur les figures. Il peut aussi être un dispositif de refroidissement d'air 54 d'un turbocompresseur, conformément à la figure 7, ou un dispositif d'amortissement 56 des turbulences de l'air frais conformément à la figure 8. The upstream member 44 may be a compressor of a turbocharger not shown in the figures. It can also be an air cooling device 54 of a turbocharger, in accordance with FIG. 7, or a device 56 for damping the turbulence of fresh air in accordance with FIG. 8.
Le dispositif d'amortissement 56 peut être agencé entre le répartiteur 22 et un échangeur thermique, non représenté, destiné par exemple à refroidir l'air provenant du compresseur d'un turbocompresseur. The damping device 56 can be arranged between the distributor 22 and a heat exchanger, not shown, intended for example to cool the air coming from the compressor of a turbocharger.
De façon à réduire l'encombrement du circuit d'admission 12, le premier 40 et le deuxième 42 conduits peuvent sortir d'une face latérale unique 58 de l'organe intermédiaire 44. In order to reduce the size of the intake circuit 12, the first 40 and the second 42 conduits can exit from a single lateral face 58 of the intermediate member 44.
Le premier conduit 40 peut alors être raccordé directement à une extrémité latérale 60 du répartiteur 22. Le deuxième conduit 42 peut être conformé de façon à contourner l'organe intermédiaire pour être raccordé à l'autre extrémité latérale 62 de du répartiteur 22. The first conduit 40 can then be directly connected to a lateral end 60 of the distributor 22. The second conduit 42 can be shaped so as to bypass the intermediate member so as to be connected to the other lateral end 62 of the distributor 22.
Les figures 7 et 8 représentent aussi une variante selon laquelle un conduit 64 de circulation des gaz brûlés qui sont issus d'au moins une chambre de combustion 24 d'un cylindre débouche dans l'un des conduits 40,42. FIGS. 7 and 8 also show a variant according to which a conduit 64 for circulation of the burnt gases which come from at least one combustion chamber 24 of a cylinder opens into one of the conduits 40,42.
Avantageusement, conformément aux figures, le conduit 64 débouche dans le deuxième conduit 42. Ainsi, les gaz brûlés peuvent être injectés dans le répartiteur 22 et les chambres de combustion 24, quelle que soit la position du dispositif d'obturation 46. Advantageously, in accordance with the figures, the conduit 64 opens into the second conduit 42. Thus, the burnt gases can be injected into the distributor 22 and the combustion chambers 24, whatever the position of the shutter device 46.
La description qui précède n'est pas limitative. En effet, il est possible que l'organe amont 44 alimente le répartiteur d'air 22 par plus de deux conduits d'admission de longueurs différentes qui peuvent être obturés par les moyens d'obturation. The foregoing description is not limitative. Indeed, it is possible that the upstream member 44 feeds the air distributor 22 by more than two intake ducts of different lengths which can be closed by the shutter means.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2818700B1 (en) | 2003-08-15 |
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