FR2871523A1 - Conduit d'admission a section de passage optimisee pour moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

L'invention propose un conduit d'admission (26) pour un moteur (10) à combustion interne aménagé dans une culasse (18) et débouchant, suivant le sens de circulation des gaz d'admission, vers l'aval dans la chambre de combustion (22) par un orifice de sortie (28) de section circulaire obturé par une soupape d'admission (30) montée coulissante suivant un axe de coulissement (A2), caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'orifice de sortie (28), un tronçon optimisé (52) de forme générale trapézoïdale.

Description

"Conduit d'admission à section de passage optimisée pour
moteur à combustion interne" La présente invention concerne un conduit d'admission pour un moteur à combustion interne, notamment de véhicule 5 automobile.
Sur les moteurs à combustion interne modernes, des dispositifs sont prévus pour produire dans les gaz d'admission, ou dans le mélange carburé introduit dans la chambre de combustion, un mouvement aérodynamique ordonné du type io "tumble".
Ce mouvement aérodynamique est un mouvement de rotation du fluide autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre.
Le mouvement de tumble a des effets bénéfiques notamment sur la réduction des émissions de polluants et sur le couple à bas régime. Il permet en outre d'obtenir un cycle de combustion plus tolérant vis-à-vis du cliquetis et des instabilités de combustion.
Le mouvement de tumble a aussi des avantages pour 20 améliorer la combustion du mélange carburé lorsque le moteur fonctionne au ralenti.
Généralement, le mouvement de tumble est créé en optimisant la forme du conduit d'admission, plus particulièrement en faisant déboucher le conduit d'admission dans la chambre de combustion suivant un angle spécifique par rapport à la pente de la paroi associée de la culasse, qui forme le toit de la chambre de combustion.
Théoriquement, on obtient un mouvement de tumble d'intensité maximale en réalisant un conduit d'admission qui débouche dans la chambre de combustion suivant une direction sensiblement parallèle à la pente du toit, du côté des soupapes d'échappement. Ainsi, lors de la phase d'admission, l'écoulement de la charge carburée est dirigé parallèlement au toit côté échappement, lorsque la charge carburée pénètre dans la chambre de combustion.
Toutefois, ce mouvement de tumble intense est obtenu au détriment de la perméabilité du conduit d'admission, ce qui est pénalisant pour les performances du moteur, notamment à pleine charge.
II est aussi connu de produire un mouvement de tumble en disposant, à l'intérieur du conduit d'admission, des déflecteurs mobiles commandés qui permettent de faire varier l'intensité du io mouvement de tumble en fonction de l'état de charge du moteur, de manière à conserver une bonne perméabilité aux fortes charges.
Cette solution n'est pas complètement satisfaisante car elle nécessite une culasse complexe équipée de moyens de 15 commande des déflecteurs.
Le document JP-A-11.141.397 décrit et représente un moteur à combustion interne comportant deux conduits d'admission qui débouchent dans la chambre de combustion du moteur par deux orifices d'admission.
Le tronçon d'extrémité de chaque conduit a une forme globalement cylindrique qui est munie d'un méplat de sorte que chaque orifice d'admission a une forme partiellement circulaire avec un tronçon rectiligne.
Les conduits d'admission selon ce document ne sont pas complètement satisfaisants car ils nécessitent de diminuer la section de passage des gaz d'admission au niveau des orifices d'admission, ce qui pénalise la perméabilité des conduits d'admission. De plus, ce type de conduit d'admission est prévu pour réaliser un mouvement aérodynamique ordonné du type 3o "swirl".
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une solution simple, économique, et efficace.
Dans ce but, l'invention propose un conduit d'admission pour un moteur à combustion interne aménagé dans une culasse et débouchant, suivant le sens de circulation des gaz d'admission, vers l'aval dans la chambre de combustion par un orifice de sortie de section circulaire obturé par une soupape d'admission montée coulissante suivant un axe de coulissement, caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'orifice de sortie (28), un tronçon optimisé (52) de forme générale trapézoïdale.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le profil du tronçon optimisé, qui définit une section de passage des gaz d'admission, comporte un tronçon intérieur io incurvé concave, du côté de l'axe du cylindre, et un tronçon extérieur opposé incurvé concave, du côté de la paroi axiale périphérique du cylindre, la longueur du tronçon extérieur est inférieure à la longueur du tronçon intérieur, chaque extrémité du tronçon intérieur se prolonge par un tronçon sensiblement rectiligne de raccordement jusqu'à une extrémité associée du tronçon extérieur, et le profil comporte un axe médian de symétrie - le profil tend vers une forme circulaire de l'amont vers l'aval; - l'extrémité aval du tronçon optimisé est agencée au voisinage de l'orifice de sortie.
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 dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe suivant l'axe d'une soupape d'admission qui représente schématiquement un moteur à combustion interne dont le conduit d'admission est muni d'un tronçon optimisé conforme aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en section suivant le plan de coupe 2-2 qui représente le profil de la section de passage du tronçon optimisé de la figure 1.
Sur la figure 1, on a représenté un moteur à combustion interne 10, notamment de véhicule automobile, réalisé conformément aux enseignements de l'invention.
La figure 1 représente plus particulièrement un cylindre 12 5 du moteur 10.
Un piston 14 se déplace, suivant l'axe Al du cylindre, selon un mouvement alternatif entre une position axiale de point mort haut et une position axiale de point mort bas.
Le cylindre 12 est aménagé dans un bloc moteur 16 qui est io coiffé par une culasse 18, fixée sur sa face supérieure.
La surface inférieure 20 de la culasse 18 délimite la partie supérieure d'une chambre de combustion 22 en forme de toit, la partie inférieure de la chambre de combustion 22 étant délimitée notamment par la face supérieure 24 de la tête du piston 14.
Un conduit d'admission 26 est aménagé dans la culasse 18 de manière à ce qu'il débouche dans la chambre de combustion 22 à travers un orifice de sortie 28 de forme globalement circulaire.
L'orifice de sortie 28 est susceptible d'être obturé par une 20 soupape d'admission 30 qui est montée coulissante suivant un axe de coulissement A2.
L'orifice de sortie 28 est pourvu d'un siège de soupape 32 qui est sensiblement centré sur l'axe de coulissement A2 de la soupape 30.
Sur la figure 1, la soupape d'admission 30 est représentée en position ouverte.
De manière classique, le cylindre 12 comporte des moyens (non représentés) pour injecter du carburant dans les gaz d'admission et des moyens pour allumer le mélange carburé.
Le cylindre 12 comporte une soupape d'échappement 34, qui est prévue pour obturer l'orifice d'échappement 36 d'un conduit d'échappement 38.
De préférence, le moteur 10 comporte plusieurs soupapes d'admission 30 et plusieurs soupapes d'échappement 34 dans chaque cylindre 12.
Sur la figure 1, le flux des gaz d'admission, orienté de 5 l'amont vers l'aval, est représenté par des flèches F. Conformément aux enseignements de l'invention, le conduit d'admission 26 comporte, en amont de l'orifice de sortie 28, un tronçon optimisé 52.
Le profil 40 du tronçon optimisé 52 définit une section de io passage pour les gaz d'admission. Il est représenté sur la figure 2, sous la forme d'une section réalisée dans le tronçon optimisé 52 du conduit d'admission 26, selon un plan de coupe qui est transversal au flux des gaz d'admission.
Le profil 40 comporte un tronçon intérieur incurvé concave 42, du côté de l'axe Al du cylindre 12, et un tronçon extérieur opposé incurvé concave 46, du côté de la paroi axiale périphérique 50 du cylindre 12.
La longueur circonférentielle du tronçon extérieur 46, entre ses deux extrémités 45, 47, est inférieure à la longueur circonférentielle du tronçon intérieur 42, entre ses deux extrémités 41, 43.
Chaque extrémité 41, 43 du tronçon intérieur 42 se prolonge jusqu'à une extrémité 45, 47 associée du tronçon extérieur 46 par un tronçon sensiblement rectiligne de raccordement 54, 56.
Par conséquent, comme on peut le voir sur la figure 2, le profil 40 a globalement une forme trapézoïdale, dont la base est constituée par le tronçon intérieur 42.
Avantageusement, le profil 40 comporte un axe médian de symétrie X'X qui sépare chaque tronçon incurvé 42, 46 en deux parties de longueurs égales, les deux tronçons de raccordement 54, 56 ayant la même longueur.
Selon le mode de réalisation représenté ici, l'extrémité aval du tronçon optimisé 52 est agencée au voisinage de l'orifice de sortie 28.
Ainsi, le tronçon intérieur 42 engendre une portion du conduit d'admission 26 qui est raccordée à la portion circonférentielle 44 de l'orifice de sortie 28 agencée du côté de l'axe Al du cylindre 12, et le tronçon extérieur 46 engendre une portion du conduit d'admission 26 qui est raccordée à la portion circonférentielle 48 de l'orifice de sortie 28 agencée du côté de la io paroi axiale périphérique 50 du cylindre 12.
Le tronçon optimisé 52 s'étend ici sur la totalité de la longueur du conduit d'admission 26, jusqu'à l'orifice de sortie 28.
Afin d'obtenir une section circulaire, au niveau du siège de soupape 32 et de l'orifice de sortie 28, et ainsi assurer l'étanchéité du conduit d'admission 26 par rapport à la chambre de combustion 22, lors de la fermeture de la soupape d'admission 30, la forme du profil 40 du tronçon optimisé 52 tend progressivement vers une forme circulaire, en se dirigeant vers l'aval.
Grâce au conduit d'admission 26 selon l'invention, le débit des gaz d'admission est plus élevé du côté du tronçon intérieur 42, que du côté du tronçon extérieur 46. Par conséquent, à la sortie de l'orifice de sortie 28, le débit des gaz d'admission est plus important, du côté de l'axe Al du cylindre 12, que du côté de la paroi axiale périphérique 50 du cylindre 12, ce qui produit un mouvement aérodynamique ordonné de tumble dans les gaz d'admission, à l'intérieur de la chambre de combustion 22.
On note que le profil 40 du tronçon optimisé 52 est défini de manière que l'aire qu'il délimite permette d'obtenir la perméabilité désirée du conduit d'admission 26, ce qui permet de respecter le cahier des charges des performances demandées au moteur 10.
Le conduit d'admission 26 selon l'invention permet d'obtenir une intensité de tumble élevée avec une déchéance nulle ou faible de la perméabilité du conduit d'admission 26, par rapport à un conduit d'admission selon l'état de la technique.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Conduit d'admission (26) pour un moteur (10) à combustion interne aménagé dans une culasse (18) et débouchant, suivant le sens de circulation des gaz d'admission, vers l'aval dans la chambre de combustion (22) par un orifice de sortie (28) de section circulaire obturé par une soupape d'admission (30) montée coulissante suivant un axe de coulissement (A2), caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'orifice de io sortie (28), un tronçon optimisé (52) de forme générale trapézoïdale.
2. Conduit d'admission (26) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le profil (40) du tronçon optimisé (52), qui définit une section de passage des gaz d'admission, comporte un tronçon intérieur incurvé concave (42), du côté de l'axe du cylindre (Al), et un tronçon extérieur opposé incurvé concave (46), du côté de la paroi axiale périphérique (50) du cylindre (12), en ce que la longueur du tronçon extérieur (46) est inférieure à la longueur du tronçon intérieur (42), en ce que chaque extrémité (41, 43) du tronçon intérieur (42) se prolonge par un tronçon sensiblement rectiligne de raccordement (54, 56) jusqu'à une extrémité (45, 47) associée du tronçon extérieur (46), et en ce que le profil (40) comporte un axe médian de symétrie (X'X).
3. Conduit d'admission (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil (40) tend vers une forme circulaire de l'amont vers l'aval.
4. Conduit d'admission (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité aval 30 du tronçon optimisé (52) est agencée au voisinage de l'orifice de sortie (28).
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