FR2923268A1 - Cylinder head for e.g. petrol engine of vehicle, has cylindrical wall provided with rectilinear axle part whose ramp is inclined towards center of intake duct and is located near interior side of elbow - Google Patents
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Abstract
Description
1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les moteurs à combustion interne à allumage commandé, et plus particulièrement l'admission de tels moteurs. TECHNICAL FIELD TO WHICH THE INVENTION RELATES The present invention generally relates to spark-ignition internal combustion engines, and more particularly to the admission of such engines.
La présente invention concerne en particulier une culasse d'un moteur à combustion interne. Elle concerne également un moteur à combustion interne comportant une telle culasse. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les moteurs à combustion interne comportent au moins un cylindre à l'intérieur duquel se trouve une chambre de combustion où se produit la combustion d'un mélange de carburant et d'air qui fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du véhicule. Le carburant est injecté dans cette chambre par une buse d'injection, tandis que l'air y est introduit par un conduit d'admission débouchant sur un orifice d'admission muni d'une soupape d'admission. Le mélange est ensuite comprimé par un piston. Après la combustion, les gaz brûlés résiduels sont évacués par un conduit d'échappement. Les conduits d'admission et d'échappement sont percés dans la culasse qui ferme chaque cylindre. The present invention particularly relates to a cylinder head of an internal combustion engine. It also relates to an internal combustion engine comprising such a cylinder head. BACKGROUND OF THE INVENTION Internal combustion engines comprise at least one cylinder inside which there is a combustion chamber where the combustion of a mixture of fuel and air that supplies the energy necessary for the operation of the vehicle takes place. . The fuel is injected into this chamber through an injection nozzle, while the air is introduced through an intake duct opening on an intake port provided with an intake valve. The mixture is then compressed by a piston. After combustion, the residual burnt gases are discharged through an exhaust duct. The intake and exhaust ducts are drilled into the cylinder head which closes each cylinder.
L'ouverture de la soupape d'admission permet de contrôler le débit d'air frais entrant dans la chambre de combustion. Les caractéristiques aérodynamiques du jet d'air introduit par l'orifice d'admission dans la chambre de combustion sont des paramètres importants pour le contrôle du fonctionnement du moteur. Opening the intake valve controls the flow of fresh air into the combustion chamber. The aerodynamic characteristics of the jet of air introduced by the intake port into the combustion chamber are important parameters for the control of the operation of the engine.
Dans le cas des moteurs à combustion interne à allumage commandé, on cherche à générer une aérodynamique structurée en tourbillon. Pour les moteurs à une soupape d'admission par cylindre, l'aérodynamique privilégiée pour l'air dans le cylindre est un mouvement tourbillonnaire de rotation de l'air autour de l'axe du cylindre (appelé swirl). Pour un moteur présentant deux soupapes d'admission par cylindre, le mouvement aérodynamique privilégié est une rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du cylindre (appelé tumble). Le mouvement de swirl de l'ensemble du jet d'air permet de conserver un jet turbulent structuré et stable dans le cylindre pendant la plus grande partie de la compression. Ce mouvement de swirl ne perd son caractère structuré et stable qu'à la fin de la compression, peu avant l'allumage, ce qui permet d'augmenter l'homogénéisation du mélange d'air et de carburant et d'obtenir des vitesses de déplacement du mélange dans la chambre de combustion plus grande au moment de l'allumage. La flamme d'allumage se propage alors plus vite et la vitesse de combustion est donc plus grande : l'embrasement total du mélange est plus rapide. Ceci limite les risques d'auto- allumages incontrôlés du mélange, appelé cliquetis, qui peuvent se produire avant la propagation de la flamme d'allumage dans l'ensemble du mélange. La combustion étant ainsi favorisée par le mouvement de swirl du jet d'air, la quantité de gaz brûlés résiduels dans le cylindre peut être augmentée sans dégrader l'allumage du mélange. Cette dilution du mélange d'air frais et de carburant par des gaz brûlés résiduels provenant du cycle de combustion précédent permet un gain sur la consommation de carburant et limite la quantité d'émissions polluantes rejetées à chaque cycle. Le mouvement de swirl du jet d'air dans la chambre de combustion favorise également le déclenchement de la combustion de façon tardive, et permet de travailler en forte sous-avance lors du démarrage à froid, c'est-à-dire d'initier la combustion plus tardivement, afin de récupérer des gaz d'échappement très chauds servant à l'amorçage du catalyseur. Le catalyseur atteint alors plus rapidement sa température de fonctionnement optimale, ce qui améliore les performances de dépollution du moteur. In the case of internal combustion engines with spark ignition, one seeks to generate a structured aerodynamic tourbillon. For engines with one intake valve per cylinder, the preferred aerodynamics for air in the cylinder is a swirling motion of air rotation around the cylinder axis (called swirl). For an engine having two intake valves per cylinder, the preferred aerodynamic motion is a rotation about an axis perpendicular to the axis of the cylinder (called tumble). The swirling motion of the entire air jet maintains a structured and stable turbulent jet in the cylinder during most of the compression. This swirl movement only loses its structured and stable character at the end of the compression, shortly before ignition, which makes it possible to increase the homogenization of the mixture of air and fuel and to obtain airspeeds. displacement of the mixture in the larger combustion chamber at the moment of ignition. The ignition flame then spreads faster and the combustion rate is greater: the total burning of the mixture is faster. This limits the risk of uncontrolled self-ignitions of the mixture, known as rattling, which may occur prior to propagation of the ignition flame throughout the mixture. The combustion being thus favored by the swirling motion of the air jet, the amount of residual burnt gas in the cylinder can be increased without degrading the ignition of the mixture. This dilution of the mixture of fresh air and fuel with residual burnt gases from the previous combustion cycle allows a gain on fuel consumption and limits the amount of pollutant emissions released each cycle. The swirling motion of the air jet in the combustion chamber also favors the start of combustion in a late manner, and makes it possible to work in a strong under-advance during the cold start, that is to say to initiate combustion later, in order to recover very hot exhaust gas used for priming the catalyst. The catalyst then reaches its optimum operating temperature more quickly, which improves the engine's depollution performance.
Parmi les dispositifs déjà connus permettant de générer ce type de jet d'air, certains comportent un système mécanique d'obturation partielle du conduit, comme par exemple des plaques de séparation divisant le conduit en deux parties ou un boisseau déflecteur. Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient de devoir être placés proches des soupapes ce qui peut perturber le mélange de l'air et du carburant, en particulier dans le cas des moteurs à essence dans lesquels le carburant est injecté dans le conduit d'admission. Les caractéristiques aérodynamiques du jet d'air peuvent également être contrôlées par une optimisation de la forme de la conduite d'admission. Among the already known devices for generating this type of air jet, some comprise a mechanical system for partially closing the duct, such as for example dividing plates dividing the duct into two parts or a deflector plug. These devices, however, have the disadvantage of having to be placed close to the valves which can disrupt the mixture of air and fuel, particularly in the case of gasoline engines in which the fuel is injected into the intake duct. The aerodynamic characteristics of the air jet can also be controlled by optimizing the shape of the intake duct.
De manière générale, la culasse comportant la conduite d'admission est fabriquée par moulage, suivi ou non d'un usinage. Un tel moulage est réalisé au moyen de noyaux placés dans le moule à des endroits prédéterminés. Toutefois, ces noyaux peuvent se déplacer légèrement par rapport à cet endroit. Ce déplacement éventuel introduit des dispersions de fonderie : la géométrie de la culasse obtenue présente alors de légères différences par rapport à la géométrie prévue, ce qui affecte la génération du mouvement de swirl. Enfin, l'optimisation de la forme du conduit pour générer un mouvement 3 d'air de type swirl dans le cylindre dégrade généralement la perméabilité (c'est-à-dire l'aptitude à laisser passer un grand débit d'air) du conduit d'admission, ce qui diminue les performances du moteur. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose une culasse de moteur à combustion interne comportant un conduit d'admission dont la géométrie favorise la génération d'un tourbillon d'air dans la chambre de combustion de façon insensible aux dispersions de fonderie. In general, the cylinder head comprising the intake pipe is manufactured by molding, followed or not by machining. Such molding is performed by means of cores placed in the mold at predetermined locations. However, these nuclei can move slightly relative to this place. This possible displacement introduces foundry dispersions: the geometry of the yoke obtained then has slight differences with respect to the expected geometry, which affects the generation of the swirl movement. Finally, optimizing the shape of the duct to generate a swirl-type air motion in the cylinder generally degrades the permeability (i.e., the ability to pass a large airflow) of the intake duct, which decreases engine performance. OBJECT OF THE INVENTION In order to overcome the aforementioned drawbacks of the state of the art, the present invention proposes an internal combustion engine cylinder head comprising an intake duct whose geometry favors the generation of an air vortex in the combustion chamber insensitively to the foundry dispersions.
Plus particulièrement, on propose selon l'invention, une culasse d'un moteur à combustion interne percée d'un conduit d'admission dont la paroi cylindrique comporte une partie d'axe rectiligne située en amont d'une partie d'axe courbé qui présente un côté intérieur de plus petit rayon de courbure et qui débouche sur un logement pour un siège de soupape ouvert sur une chambre de combustion. Selon l'invention, la partie d'axe rectiligne de la paroi cylindrique du conduit d'admission comprend une pente inclinée vers le centre du conduit d'admission, située à proximité du côté intérieur de la partie d'axe courbé de la paroi cylindrique de ce conduit d'admission. Cette pente dévie le jet d'air vers un côté extérieur de plus grand rayon de courbure de la partie d'axe courbé de la paroi cylindrique du conduit d'admission. Le jet d'air passe donc préférentiellement dans la chambre de combustion du côté de la demi-circonférence de l'orifice d'admission située du même côté que le côté extérieur de la paroi cylindrique du conduit d'admission par rapport à l'axe du conduit d'admission. Cette demi-circonférence est appelée côté avant de l'orifice d'admission. Le jet s'enroule ensuite naturellement le long de la paroi interne du cylindre, et forme un tourbillon unique et stable tournant autour de l'axe du cylindre. Cet agencement de la paroi cylindrique du conduit d'admission est simple à réaliser et peu coûteux. De plus, les caractéristiques géométriques de la pente (hauteur, inclinaison...) peuvent être ajustées afin de limiter la dégradation de la perméabilité du conduit d'admission liée à la présence de cette pente. Ces caractéristiques sont également choisies de façon à être peu sensibles aux dispersions de fonderie. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de la culasse selon l'invention, - l'angle d'inclinaison de la pente est compris entre 10 et 45° ; - le diamètre du conduit d'admission au niveau d'un sommet de la pente 4 est inférieur au diamètre moyen du conduit d'admission d'environ 2 à 5 mm ; - la pente présente une longueur selon l'axe du conduit d'admission comprise entre 5 et 10 mm ; - la pente présente une étendue angulaire le long d'une circonférence du conduit d'admission inférieure à 180°. Ces caractéristiques assurent une bonne efficacité de la pente pour la génération d'un tourbillon dans la chambre de combustion et limitent la dégradation de la perméabilité du conduit d'admission liée à la présence de cette pente. Ces caractéristiques sont, de plus, peu sensibles aux dispersions de fonderie. Selon une autre caractéristique avantageuse de la culasse selon l'invention, le conduit d'admission étant symétrique par rapport à un plan médian, la pente est située de façon à être centrée sur ce plan médian. Cette position permet d'assurer que le jet d'air passe bien du côté avant de l'orifice d'admission. Selon une autre caractéristique avantageuse de la culasse selon l'invention, le sommet de la pente est raccordé au côté intérieur de la partie d'axe courbé de la paroi cylindrique de ce conduit d'admission par une portion de paroi continûment courbée. More particularly, it is proposed according to the invention, a cylinder head of an internal combustion engine pierced with an intake duct whose cylindrical wall comprises a portion of rectilinear axis located upstream of a portion of curved axis which has an inner side of smaller radius of curvature and opens into a housing for a valve seat open on a combustion chamber. According to the invention, the rectilinear axis portion of the cylindrical wall of the intake duct comprises a slope inclined towards the center of the intake duct, located near the inner side of the curved axis portion of the cylindrical wall of this intake duct. This slope deflects the air jet to an outer side of greater radius of curvature of the curved axis portion of the cylindrical wall of the intake duct. The air jet thus preferably passes into the combustion chamber on the side of the half-circumference of the intake orifice located on the same side as the outside of the cylindrical wall of the intake duct relative to the axis. the intake duct. This half-circumference is called the front side of the intake port. The jet then naturally wraps along the inner wall of the cylinder, and forms a single, stable vortex rotating about the axis of the cylinder. This arrangement of the cylindrical wall of the intake duct is simple to produce and inexpensive. In addition, the geometric characteristics of the slope (height, inclination, etc.) can be adjusted in order to limit the degradation of the permeability of the intake duct related to the presence of this slope. These characteristics are also chosen so as to be insensitive to foundry dispersions. According to other advantageous features of the cylinder head according to the invention, the angle of inclination of the slope is between 10 and 45 °; - The diameter of the intake duct at a vertex of the slope 4 is less than the average diameter of the intake duct of about 2 to 5 mm; the slope has a length along the axis of the intake duct of between 5 and 10 mm; the slope has an angular extent along a circumference of the intake duct less than 180 °. These characteristics ensure a good efficiency of the slope for the generation of a vortex in the combustion chamber and limit the degradation of the permeability of the intake duct related to the presence of this slope. These characteristics are, moreover, insensitive to foundry dispersions. According to another advantageous characteristic of the cylinder head according to the invention, the intake duct being symmetrical with respect to a median plane, the slope is located so as to be centered on this median plane. This position ensures that the air jet passes well on the front side of the intake port. According to another advantageous characteristic of the cylinder head according to the invention, the top of the slope is connected to the inner side of the curved axis portion of the cylindrical wall of this intake duct by a continuously curved wall portion.
Ainsi, la pente ne présente pas d'arête saillante qui pourrait dégrader la qualité du jet d'air. Selon une autre caractéristique avantageuse de la culasse selon l'invention, la pente est réalisée par moulage. La pente étant inclinée vers le centre du conduit d'admission, elle correspond à un ajout de matière et peut avantageusement être réalisée par moulage, en modifiant le conduit d'admission brut de fonderie, mais sans modifier son enveloppe : la forme générale de l'extérieur du conduit reste identique. On propose également selon l'invention, un moteur à combustion interne comportant une culasse selon l'une des revendications précédentes. Thus, the slope has no protruding edge that could degrade the quality of the air jet. According to another advantageous characteristic of the cylinder head according to the invention, the slope is made by molding. The slope being inclined towards the center of the intake duct, it corresponds to an addition of material and can advantageously be made by molding, by modifying the raw intake duct of the foundry, but without modifying its envelope: the general shape of the outside of the duct remains identical. It is also proposed according to the invention, an internal combustion engine having a cylinder head according to one of the preceding claims.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un cylindre moteur fermé par une culasse selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail d'une partie du conduit d'admission de la culasse de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un bloc-moteur 100 de moteur à combustion interne. Le bloc-moteur 100 comporte un bloc-cylindres 19 pourvu de cylindres 14 en ligne, d'axes V verticaux. Il comporte par exemple quatre cylindres 14 dont un seul d'entre eux est représenté ici. Un carter d'huile 20 contenant de l'huile destinée à lubrifier les différents organes du moteur est rapporté sur la partie inférieure de ce bloc-cylindres 19, et une culasse 18 est rapportée sur sa partie supérieure. DETAILED DESCRIPTION OF AN EXEMPLARY EMBODIMENT The following description, with reference to the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved. In the accompanying drawings: - Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a cylinder cylinder closed by a cylinder head according to the invention - Figure 2 is a detail view of a portion of the intake duct of the 1. Figure 1 shows schematically a motor block 100 of an internal combustion engine. The engine block 100 comprises a cylinder block 19 provided with cylinders 14 in line, vertical V axes. It comprises for example four cylinders 14, only one of which is shown here. An oil pan 20 containing oil for lubricating the various engine components is attached to the lower part of the cylinder block 19, and a cylinder head 18 is attached to its upper part.
La culasse 18 du bloc-moteur 100 comporte un socle de culasse 7 de forme globalement parallélépipédique et un couvre-culasse 22. La face inférieure de ce socle de culasse 7 ferme le cylindre 14 et est appelée tête de cylindre 2. La tête de cylindre 2 est plane et présente au moins deux orifices 5, 6 circulaires ouverts chacun sur un logement 26, 36 cylindrique d'axe droit Z2 accueillant un siège de soupape 25, 35, comme représenté sur la figure 2. Alternativement, la tête de cylindre 2 peut présenter un renfoncement, ce qui lui donne une forme de toit avec au moins deux faces inclinées percées chacune d'un logement pour un siège de soupape. Classiquement, le cylindre 14 loge un piston 15 adapté à coulisser le long de sa paroi interne 13 suivant un mouvement rectiligne alternatif selon l'axe V du cylindre 14. Le piston 15 comporte une jupe périphérique percée transversalement de deux ouvertures d'accueil 23 adaptées à accueillir un axe lié à une extrémité d'une bielle 16. L'autre extrémité de cette bielle 16 est liée à un vilebrequin 17 par l'intermédiaire d'une liaison excentrique. Ainsi, le mouvement rectiligne alternatif du piston 15 entraîne en rotation le vilebrequin 17 du moteur à combustion interne. La paroi interne 13 de chaque cylindre 14 délimite avec la tête de cylindre 2 et le piston 15 qui lui sont associés, une chambre de combustion 3. Comme le montre la figure 2, le socle de culasse 7 est percé d'au moins un conduit d'admission 1 qui s'étend à partir d'un répartiteur d'air 9 fixé à la culasse 18 selon un axe médian Z1 dont une partie est rectiligne et une autre partie est coudée. Ce conduit d'admission 1 débouche dans un 26 des deux logements 26, 36, qui est de diamètre supérieur au diamètre S1 du conduit d'admission 1 et qui accueille un siège de soupape 25 appelé siège de soupape d'admission. Le siège de soupape d'admission 25 est une bague de section profilée. II présente une ouverture centrale 27 qui se trouve dans le prolongement du conduit d'admission 1 et qui est de même diamètre que celui-ci à la jonction 54 entre le conduit d'admission 1 et le siège de soupape d'admission 25. L'ouverture centrale 27 prolonge donc continûment le conduit d'admission 1 en aval de celui-ci. Le profil du siège de soupape d'admission 25 est tel que l'ouverture 27 s'évase selon plusieurs pans inclinés 251 depuis la jonction 54 jusqu'à la tête de cylindre 2. L'orifice circulaire 6 dans le plan de la tête de cylindre 2 défini par l'intersection entre le logement pour siège de soupape d'admission 25 et la tête de cylindre 2 est appelé orifice d'admission 6. The cylinder head 18 of the engine block 100 comprises a cylinder head base 7 of generally parallelepiped shape and a cylinder head cover 22. The lower face of the cylinder head base 7 closes the cylinder 14 and is called the cylinder head 2. The cylinder head 2 is flat and has at least two circular orifices 5, 6 each open on a cylindrical housing 26, 36 of straight axis Z2 accommodating a valve seat 25, 35, as shown in Figure 2. Alternatively, the cylinder head 2 may have a recess, which gives it a roof shape with at least two inclined faces each pierced with a seat for a valve seat. Conventionally, the cylinder 14 houses a piston 15 adapted to slide along its inner wall 13 in a rectilinear reciprocating movement along the axis V of the cylinder 14. The piston 15 comprises a peripheral skirt transversely pierced with two adapted receiving openings 23 to accommodate an axis connected to one end of a rod 16. The other end of this rod 16 is connected to a crankshaft 17 via an eccentric connection. Thus, the reciprocating rectilinear motion of the piston 15 rotates the crankshaft 17 of the internal combustion engine. The inner wall 13 of each cylinder 14 delimits, with the cylinder head 2 and the piston 15 associated therewith, a combustion chamber 3. As shown in FIG. 2, the base of the cylinder head 7 is pierced with at least one duct. intake 1 which extends from an air distributor 9 fixed to the yoke 18 along a median axis Z1 of which a portion is rectilinear and another part is bent. This intake duct 1 opens into a 26 of the two housings 26, 36, which is greater in diameter than the diameter S1 of the intake duct 1 and which accommodates a valve seat 25 called intake valve seat. The intake valve seat 25 is a profiled section ring. It has a central opening 27 which is in the extension of the intake duct 1 and which is of the same diameter as the latter at the junction 54 between the intake duct 1 and the intake valve seat 25. L central opening 27 therefore continuously extends the intake duct 1 downstream thereof. The profile of the intake valve seat 25 is such that the opening 27 flares out along several inclined faces 251 from the junction 54 to the cylinder head 2. The circular orifice 6 in the plane of the head of the cylinder 2 defined by the intersection between the seat for intake valve seat 25 and the cylinder head 2 is called inlet port 6.
Le conduit d'admission 1 présente une paroi cylindrique comportant une partie 50 d'axe coudé appelée coude 50 et une partie 53 d'axe rectiligne, appelée partie rectiligne 53, située en amont du coude 50. Ce conduit d'admission 1 est symétrique selon un plan de symétrie vertical appelé plan médian P, se trouvant dans le plan des figures 1 et 2. The intake duct 1 has a cylindrical wall including a portion 50 of bent axis called bend 50 and a portion 53 of rectilinear axis, called rectilinear portion 53, located upstream of the bend 50. This intake duct 1 is symmetrical according to a plane of vertical symmetry called median plane P, lying in the plane of Figures 1 and 2.
Le coude 50 de la paroi cylindrique du conduit d'admission 1 présente un côté extérieur 52 de plus grand rayon de courbure et un côté intérieur 51 de plus petit rayon de courbure. La partie rectiligne 53 de la paroi cylindrique du conduit d'admission 1 comporte deux zones 11, 12 appelées extrados 11 et intrados 12. L'extrados 11 correspond à la zone de cette partie rectiligne 53 qui se raccorde au côté extérieur 52 du coude 50, et l'intrados 12 correspond à la zone de cette partie rectiligne 53 qui se raccorde au côté intérieur 51 du coude 50. La forme droite de la partie rectiligne 53 de la paroi cylindrique du conduit d'admission 1 permet d'éviter les décollements d'air et d'obtenir ainsi une perméabilité optimale pour le conduit d'admission 1. Le plan médian P du conduit d'admission 1 est également un plan de symétrie pour le logement 26. Il passe par un diamètre de l'orifice d'admission 6 définissant un axe Al. Un diamètre A2 de l'orifice d'admission 6 perpendiculaire à l'axe Al délimite deux demi-circonférences de l'orifice d'admission 6. The bend 50 of the cylindrical wall of the intake duct 1 has an outer side 52 of greater radius of curvature and an inner side 51 of smaller radius of curvature. The rectilinear portion 53 of the cylindrical wall of the intake duct 1 comprises two zones 11, 12 called extrados 11 and intrados 12. The extrados 11 corresponds to the zone of this rectilinear portion 53 which connects to the outer side 52 of the elbow 50 , and the intrados 12 corresponds to the zone of this rectilinear part 53 which is connected to the inner side 51 of the bend 50. The straight shape of the rectilinear part 53 of the cylindrical wall of the intake duct 1 makes it possible to avoid detachments of air and thus obtain an optimal permeability for the intake duct 1. The median plane P of the intake duct 1 is also a plane of symmetry for the housing 26. It passes through a diameter of the orifice of intake 6 defining an axis Al. A diameter A2 of the inlet orifice 6 perpendicular to the axis A1 delimits two half-circumferences of the inlet orifice 6.
Une de ces deux demi-circonférences de l'orifice d'admission 6 se trouve du côté de l'extrados 11 par rapport à l'axe droit Z2 du logement: il s'agit de la demi-circonférence la plus en aval du jet d'air par rapport à cet axe droit Z2. Elle est appelée côté avant AV de l'orifice d'admission 6. L'autre demi-circonférence de l'orifice d'admission 6 se trouve du côté de l'intrados 12 par rapport à l'axe droit Z2 du logement: il s'agit de la demi-circonférence la plus en amont du jet d'air par rapport à cet axe droit Z2. Elle est appelée côté arrière AR de l'orifice d'admission 6. 7 Le conduit d'admission 1 assure l'alimentation de la chambre de combustion 3 en air frais. Pour l'échappement des gaz brûlés en dehors de chaque cylindre 14, le socle de culasse 7 est percé d'un conduit d'échappement 8 qui s'étend à partir d'un logement 36 pour un siège de soupape d'échappement 35. Ce siège de soupape d'échappement 35 est semblable au siège de soupape d'admission 25 et l'intersection entre le logement 36 pour siège de soupape et la tête de cylindre 2 est appelé orifice d'échappement 5. Le conduit d'échappement 8 débouche dans un collecteur d'échappement 21 fixé à la culasse 18. One of these two half-circumferences of the inlet port 6 is on the side of the extrados 11 with respect to the straight axis Z2 of the housing: it is the half-circumference furthest downstream of the jet of air with respect to this straight axis Z2. It is called front side AV of the inlet port 6. The other half-circumference of the inlet port 6 is on the side of the intrados 12 with respect to the straight axis Z2 of the housing: it is the half-circumference most upstream of the air jet relative to this straight axis Z2. It is called rear side AR of the inlet port 6. 7 The intake duct 1 ensures the supply of the combustion chamber 3 with fresh air. For the exhaust of the flue gases outside each cylinder 14, the cylinder head 7 is pierced with an exhaust duct 8 which extends from a housing 36 for an exhaust valve seat 35. This exhaust valve seat 35 is similar to the intake valve seat 25 and the intersection between the valve seat housing 36 and the cylinder head 2 is referred to as the exhaust port 5. The exhaust pipe 8 opens into an exhaust manifold 21 fixed to the cylinder head 18.
Ici, le socle de culasse 7 est percé d'un seul conduit d'admission 1 et d'un conduit d'échappement 8 par cylindre 14. La culasse 18 comporte par ailleurs une soupape d'admission 10 et une soupape d'échappement 30 pour réguler les débits d'arrivée d'air frais et de sortie de gaz brûlés de chaque cylindre 14. Ces soupapes d'admission 10 et d'échappement 30 sont commandées en position par des arbres à cames 60, 61 qui sont disposés dans la culasse 18 et qui sont liés en rotation au vilebrequin 17. Ces arbres à cames 60, 61 transmettent un mouvement de translation rectiligne alternatif à chaque soupape. Les soupapes d'admission 10 et d'échappement 30 coulissent entre une position haute et une position basse dans un guide de soupape 62, 63, représenté sur la figure 1, percé dans la partie de la culasse située au dessus des conduits d'admission 1 et d'échappement 8, débouchant en regard des orifices d'admission 6 et d'échappement 5 dans chaque conduit. En position haute, les soupapes d'admission 10 et d'échappement 30 sont en contact avec les sièges de soupape 25, 35 et obturent les conduits d'admission 1 et d'échappement 8. La présence des sièges de soupapes 25, 35 profilés permet d'assurer que ces conduits sont obturés de manière étanche, car le profil de chaque siège de soupape 25, 35 s'adapte parfaitement à la forme de la soupape correspondante. Here, the cylinder head base 7 is pierced with a single intake duct 1 and an exhaust duct 8 per cylinder 14. The cylinder head 18 furthermore comprises an intake valve 10 and an exhaust valve 30. for regulating the fresh air supply and exhaust gas flow rates of each cylinder 14. These intake and exhaust valves 30 are controlled in position by camshafts 60, 61 which are arranged in the 18 and which are connected in rotation to the crankshaft 17. These camshafts 60, 61 transmit a reciprocating rectilinear motion to each valve. The intake and exhaust valves 30 slide between a high position and a low position in a valve guide 62, 63, shown in FIG. 1, drilled in the part of the cylinder head located above the intake ducts. 1 and exhaust 8, opening opposite the intake ports 6 and exhaust 5 in each conduit. In the high position, the intake and exhaust valves 30 are in contact with the valve seats 25, 35 and seal the intake and exhaust ducts 8. The presence of the valve seats 25 and 35 are allows to ensure that these conduits are closed sealingly, because the profile of each valve seat 25, 35 fits perfectly to the shape of the corresponding valve.
En position basse, les soupapes d'admission 10 et d'échappement 30 libèrent alternativement l'orifice d'admission 6 et l'orifice d'échappement 5 pour permettre le passage de l'air frais ou des gaz brûlés. La culasse 18 comporte également des injecteurs de carburant (non représentés) qui débouchent par exemple directement dans la chambre de 35 combustion 3 et assurent l'alimentation en carburant. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de la culasse 18, l'intrados 12 de la partie rectiligne 53 du conduit d'admission 1 comporte une pente 41 qui est inclinée vers le centre du conduit d'admission 1 c'est-à-dire vers l'axe médian Z1 de ce conduit, et qui est située de préférence à l'extrémité de l'intrados, juste en amont du coude 50 du conduit d'admission 1. Cette pente 41 s'élève de préférence continûment et de façon progressive à partir de l'intrados 12 jusqu'à un sommet S où le diamètre S2 du conduit d'admission 1 est minimum, et elle forme par exemple un renflement 4. En aval du sommet S, une portion 42 de paroi continûment courbée relie ce sommet S à une partie de l'intrados 12 jouxtant le côté intérieur 51 du coude 50. Alternativement, d'autres géométries peuvent être envisagées pour la pente 41. II est possible d'envisager par exemple que le renflement formé par cette pente présente une géométrie en coin avec un ou plusieurs angles. Le diamètre S1 moyen de la conduite d'admission en amont de la pente 41 est typiquement de 26 à 40 mm. Le diamètre du conduit d'admission 1 au niveau du sommet S de la pente 41 est minimal et inférieur d'environ 2 à 5 mm au diamètre SI du conduit d'admission 1 en amont de la pente 41. La pente 41 s'étend selon l'axe médian Z1 du conduit d'admission 1 sur une longueur L comprise par exemple entre 5 mm et 1cm. L'angle d'inclinaison ALPHA de la pente 41 par rapport à l'axe médian Z1 de la partie rectiligne 53 du conduit d'admission 1 est compris de préférence entre 10 et 45°. L'étendue angulaire de la pente 41 selon une circonférence du conduit d'admission 1 est inférieure à 180° et de préférence inférieure à 90°. Sa position est de préférence centrée par rapport au plan médian P du conduit d'admission 1. In the low position, the intake and exhaust valves 30 alternately release the intake port 6 and the exhaust port 5 to allow the passage of fresh air or flue gases. The cylinder head 18 also has fuel injectors (not shown) which open directly into the combustion chamber 3, for example, and supply the fuel. According to a particularly advantageous characteristic of the yoke 18, the intrados 12 of the rectilinear portion 53 of the intake duct 1 comprises a slope 41 which is inclined towards the center of the intake duct 1, that is to say towards the Z1 median axis of this conduit, and which is preferably located at the end of the intrados, just upstream of the bend 50 of the intake duct 1. This slope 41 preferably rises continuously and progressively to from the intrados 12 to a vertex S where the diameter S2 of the intake duct 1 is minimum, and it forms for example a bulge 4. Downstream of the vertex S, a portion 42 of continuously curved wall connects this vertex S to a portion of the intrados 12 adjoining the inner side 51 of the elbow 50. Alternatively, other geometries can be envisaged for the slope 41. It is possible to consider for example that the bulge formed by this slope has a geometry in the corner with one or more angles. The average diameter S1 of the intake pipe upstream of the slope 41 is typically 26 to 40 mm. The diameter of the intake duct 1 at the summit S of the slope 41 is minimal and about 2 to 5 mm lower than the diameter SI of the intake duct 1 upstream of the slope 41. The slope 41 extends along the median axis Z1 of the intake duct 1 over a length L for example between 5 mm and 1 cm. The angle of inclination ALPHA of the slope 41 with respect to the median axis Z1 of the rectilinear portion 53 of the intake duct 1 is preferably between 10 and 45 °. The angular extent of the slope 41 along a circumference of the intake duct 1 is less than 180 ° and preferably less than 90 °. Its position is preferably centered with respect to the median plane P of the intake duct 1.
Alternativement, la pente 41 peut être légèrement décalée de quelques degrés par rapport au plan médian P. La fabrication de la culasse 18 est réalisée par moulage dans un moule muni de noyaux permettant d'obtenir par exemple les conduits d'admission 1 et d'échappement 8. Certaines surfaces de la culasse sont ensuite usinées. On peut par exemple usiner les logements 26, 36 puis rapporter les sièges de soupape 25, dans ces logements. La pente 41 est réalisée par moulage lors du moulage de la culasse 18, ce qui nécessite donc une modification du moule de la culasse et du conduit d'admission 1 brut de fonderie. Cependant, cette modification correspondant à un 35 ajout de matière, il n'est pas nécessaire de modifier l'enveloppe du conduit d'admission 1, et l'ajout est possible quelque soit les caractéristiques de la culasse 18. La réalisation de la pente 41 ne nécessite pas d'usinage supplémentaire de la culasse. La présence de la pente 41 provoque un décollement de l'air de la paroi de l'intrados 12, et guide le jet d'air vers l'extrados 11, comme représenté par une flèche sur la figure 2, de sorte que le jet d'air passe du côté avant AV de l'orifice d'admission 6, et suit la paroi du cylindre pour former un tourbillon stable. Ce tourbillon ne se dégrade en turbulence qu'à la fin de la compression de l'air dans la chambre de combustion, ce qui améliore les performances du moteur en termes de consommation et de dépollution. Les caractéristiques géométriques H, L et la position de la pente 41 proche du coude 50 sont choisies afin de limiter les risques de recollement de l'air sur le côté intérieur 51 du coude 50 de plus petit rayon de courbure entre le renflement 4 et le logement 25 pour siège de soupape. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. La présente invention peut en particulier être appliquée aux culasses percées de deux conduits d'admission jumelés : les deux conduits partagent le même orifice d'admission 6. Elle peut également s'appliquer aux culasses percées de deux conduits d'admission séparés et de deux conduits d'échappement, dans le but de générer un mouvement de rotation de l'air dans le cylindre autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du cylindre. Alternatively, the slope 41 may be slightly offset by a few degrees with respect to the median plane P. The manufacture of the cylinder head 18 is carried out by molding in a mold provided with cores making it possible, for example, to obtain the intake ducts 1 and Exhaust 8. Some surfaces of the cylinder head are then machined. For example, the housings 26, 36 can be machined and then the valve seats 25 can be brought back into these housings. The slope 41 is made by molding during the molding of the cylinder head 18, which therefore requires a modification of the mold of the cylinder head and the intake duct 1 gross casting. However, this modification corresponding to an addition of material, it is not necessary to modify the envelope of the intake duct 1, and the addition is possible regardless of the characteristics of the cylinder head 18. The realization of the slope 41 does not require additional machining of the cylinder head. The presence of the slope 41 causes the air to be detached from the wall of the intrados 12, and guides the air jet towards the extrados 11, as represented by an arrow in FIG. 2, so that the jet of air passes from the front side AV of the inlet port 6, and follows the wall of the cylinder to form a stable vortex. This vortex is degraded in turbulence only at the end of the compression of the air in the combustion chamber, which improves the performance of the engine in terms of consumption and depollution. The geometric characteristics H, L and the position of the slope 41 close to the bend 50 are chosen so as to limit the risks of air reattachment on the inner side 51 of the bend 50 of smaller radius of curvature between the bulge 4 and the housing 25 for valve seat. The present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant consistent with his mind. The present invention may in particular be applied to the drilled cylinder heads of two twin intake ducts: the two ducts share the same inlet port 6. It can also be applied to the drilled cylinder heads of two separate intake ducts and two exhaust ducts, for the purpose of generating a rotational movement of air in the cylinder about an axis perpendicular to the axis of the cylinder.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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