FR2893674A1 - Repartiteur d'admission d'air de moteur a combustion interne - Google Patents

Repartiteur d'admission d'air de moteur a combustion interne Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un répartiteur d'admission d'air (10) d'un moteur à combustion interne comportant un conduit d'entrée (11) débouchant dans un plénum (12) qui comporte au moins deux conduits de sortie (13).Selon l'invention, le répartiteur d'admission d'air comporte une paroi intérieure (14) divisant longitudinalement en deux volumes indépendants (16,17) le conduit d'entrée, le plenum et les conduits de sortie.

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention
concerne de manière générale l'admission d'air des moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un répartiteur d'admission d'air d'un 5 moteur à combustion interne comportant un conduit d'entrée débouchant dans un plénum qui comporte au moins deux conduits de sortie. Elle concerne également un moteur à combustion interne comprenant un tel répartiteur d'admission d'air. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE 10 Un moteur à combustion interne comprend généralement une culasse à l'intérieur de laquelle se trouve une chambre de combustion alimentée, pour son fonctionnement, en air frais et en carburant. Afin de réaliser cette alimentation en air frais, le moteur comporte une ligne d'admission d'air débouchant dans un répartiteur d'admission d'air qui est 15 fixé à la culasse et qui permet d'injecter l'air frais de manière structurée dans la chambre de combustion. La structuration de l'écoulement améliore ainsi la répartition de l'air et du carburant dans chaque cylindre de la chambre de combustion, ce qui permet d'accroître les performances du moteur. On distingue deux types de structuration de l'air circulant dans les 20 cylindres de la chambre de combustion, des tourbillons d'axes parallèles à l'axe du cylindre, communément appelés mouvements de swirl, et des tourbillons d'axes transversaux par rapport à l'axe du cylindre, communément appelés mouvements de tumble. Afin de générer le mouvement de tumble, on connaît des modules 25 d'admission variable, tel que celui décrit dans le document US 2005/0092289, qui sont disposés entre la culasse et le répartiteur d'admission d'air. De tels modules comportent des canaux d'admission qui lient chacun des conduits de sortie du répartiteur d'admission d'air à une soupape d'admission d'un cylindre de la chambre de combustion, et qui sont pourvus intérieurement de volets adaptés à 30 modifier la répartition d'air autour de la soupape d'admission pour, lorsque cette dernière est ouverte, générer le mouvement de tumble. L'ajout d'un module d'admission variable entre le répartiteur d'admission d'air et la culasse du moteur crée des pertes de charge préjudiciables au fonctionnement du moteur et augmente en outre l'encombrement, le poids et donc le coût de la ligne d'admission d'air.
OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un répartiteur d'admission d'air compact adapté à réaliser la fonction du module d'admission variable. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un répartiteur d'admission d'air tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu une paroi intérieure divisant longitudinalement en deux volumes indépendants le conduit d'entrée, le plenum et les conduits de sortie. Ainsi, grâce à l'invention, la division du répartiteur d'admission d'air en deux volumes indépendants permet de diviser en deux le flux d'air en entrée du répartiteur d'admission d'air. Deux flux d'air indépendants circulent donc dans le répartiteur et se rejoignent en amont de l'entrée de la chambre de combustion en générant, si leur débit sont différents, un mouvement structuré de tumble. La variation des débits circulant dans chacun des deux volumes indépendants permet par conséquent de faire varier l'importance du mouvement de tumble dans la chambre de combustion.
D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du répartiteur d'admission d'air selon l'invention sont les suivantes : - la paroi intérieure comprend des portions droites qui s'étendent dans les conduits d'entrée et de sortie et qui sont reliées les unes aux autres par une portion arrondie s'étendant dans le plenum ; - la paroi intérieure sépare chaque conduit de sortie en deux volumes égaux ; la paroi intérieure sépare le conduit d'entrée en deux volumes égaux ; et le répartiteur d'admission d'air est réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique ou en aluminium. L'invention concerne également un moteur à combustion interne qui comprend un tel répartiteur d'admission d'air dont le conduit d'entrée est lié à une ligne d'admission d'air et dont les conduits de sorties sont liés par l'intermédiaire de canaux d'admission à des cylindres d'une chambre de combustion. Avantageusement alors, chaque canal d'admission comporte une paroi interne qui prolonge ladite paroi intérieure du répartiteur d'admission d'air.
Ainsi, la formation des tourbillons est réalisée à proximité des soupapes d'admission du moteur, ce qui permet de mieux maîtriser la formation des mouvements de tumble au sein des cylindres du moteur. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un répartiteur d'air selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 1. Sur les figures 1 et 2 on a représenté un répartiteur d'admission d'air 10 d'un moteur à combustion interne. Ce répartiteur d'admission d'air 10 comporte un conduit d'entrée 11 lié à une ligne d'admission d'air (non représentée) qui prélève l'air frais directement dans l'atmosphère et qui le guide jusqu'au répartiteur d'admission d'air 10. Lorsque le moteur à combustion interne est pourvu d'un circuit de recirculation des gaz brûlés, on prévoit que la conduite de recirculation des gaz brûlés débouche dans la ligne d'admission d'air, en amont du conduit d'entrée 11.
Ce conduit d'entrée 11 débouche dans un plenum 12 du répartiteur d'admission d'air 10. Le plenum 12 se présente sous la forme d'un cylindre creux dont l'une des extrémités est fermée et dont l'autre est partiellement ouverte sur le conduit d'entrée 11. Le plenum 12, de par sa taille, constitue une importante réserve d'air frais. En variante, le conduit d'entrée 11 peut déboucher sur la paroi latérale du plenum 12, au centre de cette dernière. Quoi qu'il en soit, le plenum 12 est ouvert latéralement sur quatre conduits de sortie 13 sensiblement alignés les uns à côté des autres selon l'axe du cylindre formé par le plenum. Ces conduits de sortie 13 présentent une section carrée et une longueur d'environ 150 millimètres.
On peut bien sûr prévoir des conduits de sortie présentant une longueur différente afin de modifier notamment l'admission en air du moteur et les émissions sonores de ce dernier. Cette longueur devra être ajustée en fonction notamment des accords acoustiques recherchés pour le moteur considéré permettant d'optimiser le remplissage en air de la chambre de combustion du moteur selon les points de fonctionnement. Ces quatre conduits de sortie 13 débouchent sur une même bride de fixation 15 rectangulaire destinée à être fixée sur la culasse du moteur à combustion interne. Pour cela, cette bride est percée d'ouvertures 15A dans lesquelles sont insérées des vis de fixations 23. Le répartiteur d'admission d'air 10 est ici réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique. En variante, il pourrait être réalisé en aluminium. La culasse du moteur comporte quant à elle quatre canaux d'admission 20 coudés qui débouchent chacun dans la chambre de combustion du moteur au niveau d'une soupape d'admission 30. Ces canaux d'admission 20 présentent, au niveau de la soupape d'admission 30, une section circulaire, et, au niveau de leur embouchure, une section carrée. Le changement de section de chacun de ces canaux est progressif le long des canaux d'admission 20. L'embouchure des canaux d'admission 20 est bordée d'une bride de maintien 21 destinée à être accolée à la bride de fixation 15 du répartiteur d'admission d'air 10. Pour l'assemblage de ces deux brides 15, 21, la bride de maintien 21 est percée d'alésages taraudés 24 adaptés à accueillir les corps filetés des vis de fixation 23 dont les têtes prennent appui sur la bride de fixation 15.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le répartiteur d'admission d'air 10 comporte une paroi intérieure 14 d'un seul tenant divisant longitudinalement en deux volumes indépendants 16, 17 le conduit d'entrée 11, le plenum 12 et les conduits de sortie 13. Comme le montre plus particulièrement la figure 1, le conduit d'entrée 11 est divisé en deux volumes égaux par une portion plane de la paroi intérieure 14 s'étendant d'une extrémité à l'autre du conduit d'entrée 11, à mi-hauteur de ce dernier. Ces deux volumes égaux constituent chacun une partie d'un des deux volumes indépendants 16, 17. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, les conduits de sortie 13 sont eux aussi divisés chacun en deux volumes égaux par une portion plane de la paroi intérieure 14. Cette portion plane s'étend également d'une extrémité à l'autre des conduits de sortie 13, à mi-hauteur de ces derniers. Ces deux volumes égaux constituent chacun une autre partie d'un des deux volumes indépendants 16, 17.
En variante, on peut prévoir que les portions planes de la paroi intérieure ne soient pas disposées à mi-hauteur du conduit d'entrée 11 et des conduits de sortie 13, mais soient décalées en hauteur si bien que les volumes que séparent ces portions planes ne soient pas égaux.
Le plenum 12 est quant à lui divisé en deux volumes distincts par une portion arrondie de cette même paroi intérieure 14. Cette portion arrondie s'étend longitudinalement selon l'axe du cylindre formé par ce plenum et présente une section semi-circulaire qui s'étend de la partie inférieure du plenum 12 jusqu'à mi-hauteur des conduits de sortie 13.
La portion arrondie de la paroi intérieure 14 relie les portions planes des conduits d'entrée 11 et de sortie 13 si bien que les deux volumes indépendants 16, 17 du répartiteur d'admission d'air 10 sont hermétiquement séparés l'un de l'autre. Avantageusement, chaque canal d'admission 20 comporte une paroi interne 22 qui s'étend de son embouchure jusqu'à son coude. Ces parois internes 22 sont disposées à mi-hauteur des canaux d'admission 20 de sorte que, lorsque le répartiteur d'admission d'air 10 est fixé à la culasse du moteur, les parois internes 22 prolongent ladite paroi intérieure 14 du répartiteur d'admission d'air 10 jusqu'aux coudes présentés par les canaux d'admission 20.
Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne, le flux d'air frais prélevé dans l'atmosphère débouche dans chacun des deux volumes indépendants 16, 17 formés par le répartiteur d'admission d'air 10. Les débits d'air frais pénétrant dans chacun de ces deux volumes peuvent être régulés par des dispositifs de variation de flux. Un tel dispositif peut par exemple être un système de volet obturateur disposé dans la ligne d'admission d'air, au niveau du raccordement entre la ligne d'admission et le conduit d'entré 11 du répartiteur d'admission d'air 10, et dont l'angle d'incidence modifie le débit d'air pénétrant dans chacun des deux volumes du plenum 12. Une fois ces débits d'air séparés, l'air frais s'engouffre dans les deux volumes du plenum 12 puis dans ceux des conduits de sortie 13. Les deux débits d'air se rejoignent alors dans les canaux d'admission 20 de la culasse, à proximité des soupapes d'admission 30, ce qui modifie, selon le débit circulant dans chacun des volumes indépendants 16, 17, la répartition d'air autour des soupape d'admission 30. La jonction des deux débits engendre ainsi un mouvement de tumble dans les cylindres de la chambre de combustion du moteur, c'est-à-dire un tourbillon principal d'axe normal à l'axe des cylindres. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante 5 conforme à son esprit.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Répartiteur d'admission d'air (10) d'un moteur à combustion interne comportant un conduit d'entrée (11) débouchant dans un plénum (12) qui comporte au moins deux conduits de sortie (13), caractérisé en ce qu'il comporte une paroi intérieure (14) divisant longitudinalement en deux volumes indépendants (16,17) le conduit d'entrée (11), le plenum (12) et les conduits de sortie (13).
2. Répartiteur d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi intérieure (14) comprend des portions droites s'étendant dans les conduits d'entrée (11) et de sortie (13) reliées les unes aux autres par une portion arrondie s'étendant dans le plenum (12).
3. Répartiteur d'admission d'air selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi intérieure (14) sépare chaque conduit de sortie (13) en deux volumes égaux.
4. Répartiteur d'admission d'air selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi intérieure (14) sépare le conduit d'entrée (11) en deux volumes égaux.
5. Répartiteur d'admission d'air selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique ou en aluminium.
6. Moteur à combustion interne comprenant un répartiteur d'admission d'air (10) selon l'une des revendications 1 à 5 dont le conduit d'entrée (11) est lié à une ligne d'admission d'air et dont les conduits de sorties (13) sont liés par l'intermédiaire de canaux d'admission (20) à des cylindres d'une chambre de combustion.
7. Moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque canal d'admission (20) comporte une paroi interne (22) qui prolonge ladite paroi intérieure (14) du répartiteur d'admission d'air (10).
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