-1- CONDUI T ET DI SPOSI Tl F D'ADMI SSI ON DE MOTEUR A COMBUSTI ON-1- COMBUSTI ON ENGINE ADMI S T O AND D SPICE
INTERNEINTERNAL
La présente invention concerne l'admission des moteurs à allumage commandé, en particulier le dessin des conduits d'admission d'air dans la culasse. Dans les moteurs à allumage commandé, on crée généralement un mouvement aérodynamique structuré, appelé tumble , qui est un mouvement de rotation d'axe perpendiculaire au plan passant par les axes de soupapes d'admission. The present invention relates to the admission of spark ignition engines, in particular the design of air intake ducts in the cylinder head. In spark-ignition engines, a structured aerodynamic motion, called tumble, is generally created which is a rotational movement of axis perpendicular to the plane passing through the axes of the intake valves.
Pour générer du tumble, il est possible d'utiliser des systèmes mécaniques d'obturation partielle des conduits d'admission, tels que des boisseaux, ou des plaques horizontales de séparation des conduits. De tels systèmes permettent de modifier, voire supprimer complètement, le tumble, dans certaines phases de fonctionnement du moteur, en particulier aux fortes charges. Une autre solution consiste à modifier la forme du conduit. Dans ce cas, l'effet tumble, ou mode aérodynamique , est toujours actif. Le nécessaire compromis entre aérodynamisme et perméabilité, revêt alors une importance particulière. To generate tumble, it is possible to use mechanical systems for partially closing the intake ducts, such as bushings, or horizontal plates for separating the ducts. Such systems make it possible to modify, or even completely eliminate, the tumble, in certain phases of engine operation, in particular at high loads. Another solution is to modify the shape of the conduit. In this case, the tumble effect, or aerodynamic mode, is still active. The necessary compromise between aerodynamics and permeability is of particular importance.
Par ailleurs, les conduits d'admission sont des tubes métalliques obtenus par fonderie, et présentent de ce fait des dispersions de cotes, inhérentes à ce mode de fabrication. Ces dispersions posent des problèmes d'ajustement, pour le raccordement des conduits sur le logement des sièges de soupape. Pour minimiser ces dispersions, on choisit parfois d'insérer les sièges de soupape à la coulée, plutôt que de les rapporter après la coulée. Cependant, des opérations d'usinage restent nécessaires pour positionner les conduits, compte tenu des -2 dispersions de fabrication, et des déports éventuels par rapport à la position exacte souhaité, ou position nominale du conduit. L'usinage des conduits consiste à dégager, sur tout le pourtour du conduit, une reprise de forme essentiellement hémisphérique, dans le but de le raccorder avec précision au logement du siège de soupape, compte tenu de l'inclinaison relative du conduit par rapport à la soupape, des dispersions de fabrication, et des déports horizontaux mentionnées ci-dessus. C'est une opération particulièrement délicate, difficilement compatible avec l'aérodynamisme, notamment car elle rogne sur le conduit, au niveau de sa zone supérieure d'extrémité, ou chapelle. L'invention vise à créer un mouvement aérodynamique de tumble dans la chambre de combustion, tout en fiabilisant le procédé de fabrication, et le montage des conduits d'admission. Dans ce but, elle propose que le conduit présente en section, sur une partie de sa longueur, un intrados inférieur, de forme plane. De préférence, l'intrados est raccordé à des parois verticales du conduit par deux parois planes inclinées d'un angle déterminé par rapport au plan de l'intrados. Le compromis entre un niveau de tumble et un niveau de perméabilité souhaités, est déterminé notamment par la valeur de cet angle. L'invention concerne aussi un dispositif d'admission comportant au moins un conduit d'admission, qui présente en section, sur une partie de sa longueur, un intrados inférieur, de forme plane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels : - 3 - les figures 1 et 2 sont respectivement une vue de face, et une vue latérale du dispositif proposé, - les figures 3A et 3B correspondent respectivement à une coupe transversale et longitudinale du conduit, et - les figures 4 et 5 sont des vues de détail de la zone de raccordement du conduit sur le logement du siège de soupape. Sur les figures 1 et 2, on a représenté le profil de deux conduits d'admission 1, débouchant à leur extrémité inférieure dans le toit 2 d'une chambre de combustion de moteur, ainsi que les tiges de soupape 3 masquées partiellement par les conduits. Les conduits 1 traversent la culasse (non présentée) pour déboucher dans le toit 2 de la chambre. Chaque conduit 1 présente un intrados supérieur incurvé 4, favorisant le remplissage et un intrados inférieur rectiligne 6, de forme plane, au moins sur une portion aval de sa longueur. L'intrados inférieur plan 6 favorise le tumble en orientant les gaz d'admission vers la zone avant de l'orifice d'entrée dans la chambre, par raccourci zone avant de la soupape . L'écoulement rectiligne des gaz le long de l'intrados inférieur, générateur de tumble, oriente donc le débit vers l'avant de la soupape, au détriment de l'arrière. L'intrados inférieur 6 est raccordé à des parois verticales 7 du conduit, par deux parois inclinées 8, également planes. La coupe de la figure 2A fait apparaître l'angle a d'inclinaison des parois inclinées 8 par rapport à l'intrados 6. L'angle a, mis en évidence sur la figure 3A, est déterminé, avec la largeur dx de l'intrados, en fonction du compromis souhaité entre l'aérodynamisme et la perméabilité. bans le dispositif d'admission illustré notamment par les figures 1 et 5, les conduits d'admission 1 sont séparés (un conduit par soupape). Ces conduits -4- forment avec la face feu de la culasse (non représentée), un angle O, indiqué sur la figure 3B, qui a aussi un impact sur le niveau de tumble. L'angle O est déterminé en fonction de l'angle, dit angle de Vé, existant entre les plans des deux entrées de siège de soupape, et en fonction niveau de tumble souhaité. Furthermore, the intake ducts are metal tubes obtained by casting, and thus have dimensional dispersions inherent in this method of manufacture. These dispersions pose adjustment problems for connecting the conduits to the seat of the valve seats. To minimize these dispersions, it is sometimes chosen to insert the valve seats at the casting, rather than bringing them back after pouring. However, machining operations are still necessary to position the ducts, taking into account -2 manufacturing dispersions, and any offsets relative to the desired exact position, or nominal position of the duct. The machining of the ducts consists in clearing, all around the perimeter of the duct, an essentially hemispherical recovery in order to connect it with precision to the seat of the valve seat, taking into account the relative inclination of the duct with respect to the valve, manufacturing dispersions, and horizontal offsets mentioned above. This is a particularly delicate operation, hardly compatible with aerodynamics, especially because it cuts on the duct, at its upper end zone, or chapel. The aim of the invention is to create an aerodynamic tumble movement in the combustion chamber, while making the manufacturing process reliable and the intake ducts fitting. For this purpose, it proposes that the duct has in section, over a part of its length, a lower intrados, flat shape. Preferably, the underside is connected to vertical walls of the duct by two flat walls inclined at a given angle relative to the plane of the intrados. The compromise between a desired level of tumble and a permeability level is determined in particular by the value of this angle. The invention also relates to an intake device comprising at least one intake duct, which has in section, over a portion of its length, a lower intrados, of flat shape. Other characteristics and advantages of the invention will be clear from reading the following description of a particular embodiment thereof, in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIGS. 1 and 2 are respectively a front view, and a side view of the proposed device, - Figures 3A and 3B correspond respectively to a transverse and longitudinal section of the duct, and - Figures 4 and 5 are detailed views of the connection area of the duct on the seat of the valve seat. In Figures 1 and 2, there is shown the profile of two intake ducts 1, opening at their lower end in the roof 2 of a motor combustion chamber, and the valve rods 3 partially masked by the ducts . The ducts 1 pass through the cylinder head (not shown) to open into the roof 2 of the chamber. Each duct 1 has a curved upper intrados 4, favoring the filling and a rectilinear lower intrados 6, of flat shape, at least on a downstream portion of its length. The lower planar lower surface 6 promotes the tumble by directing the inlet gases to the front zone of the inlet orifice in the chamber, by shortening the front zone of the valve. The rectilinear flow of gases along the lower intrados, a tumble generator, thus directs the flow towards the front of the valve, to the detriment of the rear. The lower lower surface 6 is connected to vertical walls 7 of the duct, by two inclined walls 8, also flat. The section of FIG. 2A shows the angle of inclination of the inclined walls 8 with respect to the intrados 6. The angle a, highlighted in FIG. 3A, is determined, with the width dx of the intrados, depending on the desired compromise between aerodynamics and permeability. in the intake device illustrated in particular in Figures 1 and 5, the inlet ducts 1 are separated (one duct per valve). These conduits -4- form with the fire face of the cylinder head (not shown), an angle O, shown in Figure 3B, which also has an impact on the level of tumble. The angle O is determined as a function of the angle, said angle of Ve, existing between the planes of the two valve seat inlets, and according to the desired tumble level.
Les mesures proposées concernent aussi le raccordement des conduits à la chambre. Comme indiqué plus haut, ce raccordement nécessite des opérations d'usinage sur le conduit, pour adapter le profil de celui-ci à l'orientation et aux dimensions de l'entrée du siège de soupape 5, et pour obtenir le niveau de tumble souhaité. Il est prévu de générer par usinage une entrée arrière de soupape, qui favorise le décollement des gaz de manière à limiter le débit dans cette zone. Par ailleurs, il est souhaitable que la hauteur d'arête h (indiquée sur la figure 4), du conduit par rapport à l'entrée du siège, soit peu sensible aux déports de conduit. Dans ce but, il est préférable d'adopter un angle O relativement élevé. The proposed measures also concern the connection of the ducts to the room. As indicated above, this connection requires machining operations on the duct, to adapt the profile thereof to the orientation and the dimensions of the inlet of the valve seat 5, and to obtain the desired level of tumble . It is intended to generate by machining a rear valve inlet, which promotes the detachment of gases so as to limit the flow in this area. Furthermore, it is desirable that the edge height h (shown in Figure 4) of the conduit relative to the entrance of the seat, is insensitive to the conduit offsets. For this purpose, it is preferable to adopt a relatively high angle θ.
Sur les figures 3B, 4 et 5, on voit que le conduit 1 présente un double usinage de calibrage, dans sa zone de raccordement. On a en effet renoncé à opérer une reprise de calibrage sur tout le pourtour du conduit, pour se limiter à un usinage principal 9 dans la zone en contact avec l'arrière de l'entrée de siège 5, visible sur la figure 4, et à un usinage secondaire 11 dans la dans avant, ou chapelle du conduit, visible sur les figure 4 et 5. L'usinage principal 9 dégage dans le conduit un secteur cylindrique 12 de hauteur h, ajusté à l'entrée du siège de soupape. Le secteur cylindrique est surmonté d'un secteur de raccordement ogival 13, de rayon r, raccordant les trois parois inférieures du conduit 6, 7, 8, au logement de siège 5. In FIGS. 3B, 4 and 5, it can be seen that the duct 1 has a double calibration machining, in its connection zone. It has in fact given up to perform a resumption of calibration all around the conduit, to be limited to a main machining 9 in the area in contact with the rear of the seat entrance 5, visible in Figure 4, and to a secondary machining 11 in the in before, or chapel of the duct, visible in Figures 4 and 5. The main machining 9 releases in the duct a cylindrical sector 12 of height h, adjusted to the inlet of the valve seat. The cylindrical sector is surmounted by a connecting sector 13, of radius r, connecting the three lower walls of the duct 6, 7, 8 to the seat housing 5.
En conclusion, l'intersection des trois plans inférieurs du conduit (intrados inférieur et parois inclinées), selon un profil judicieusement choisi, -5 permet d'avoir une hauteur d'arête bien définie, quels que soient les déports horizontaux des conduits. L'ajustement de la largeur de l'intrados et de l'angle a, permet d'obtenir le compromis tumble/perméabilité souhaité, en optimisant la section du conduit. L'adoption de parois planes dans la partie inférieure du conduit, rend insensible le raccordement sur le toit de la chambre, aux déports horizontaux. Par ailleurs, pour minimiser les variations de hauteur d'arête, imposés par les déports en hauteur du conduit, on peut adopter des angles axe de conduit/face feu O, relativement élevés. Enfin, il faut souligner que l'ensemble des mesures proposées est compatible avec les deux modes d'intégration des sièges de soupape, mentionnés plus haut. L'invention concerne donc aussi bien un dispositif d'admission où les sièges de soupape sont insérés à la coulée lors de la fabrication de la culasse, qu'un dispositif d'admission où les sièges de soupapes sont rapportés dans la chambre de combustion après la coulée.15 In conclusion, the intersection of the three lower planes of the duct (lower intrados and inclined walls), according to a judiciously chosen profile, -5 makes it possible to have a well-defined edge height, whatever the horizontal offsets of the ducts. The adjustment of the width of the intrados and the angle a makes it possible to obtain the desired tumble / permeability compromise by optimizing the section of the duct. The adoption of flat walls in the lower part of the duct makes the connection to the roof of the chamber insensitive to horizontal offsets. Moreover, in order to minimize the variations in edge height, imposed by the height offsets of the duct, it is possible to adopt relatively high axis of duct / fire angle O angles. Finally, it must be emphasized that all the proposed measures are compatible with the two modes of integration of valve seats, mentioned above. The invention thus relates both to an intake device where the valve seats are inserted in the casting during the manufacture of the cylinder head, an intake device where the valve seats are reported in the combustion chamber after the casting.15