FR2930599A1 - Conduit d'admission a systeme de cloisons d'un moteur a combustion interne et procede de fabrication et d'utilisation d'un tel conduit - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système de cloisons (25, 35, 36, 37, 38, 39) dans un conduit (10) d'admission de la culasse d'un moteur à combustion interne comprenant une ou plusieurs plaques disposées dans le sens longitudinal du conduit caractérisé en ce que ces plaques ont été directement obtenues par fonderie dans les conduits d'admission de la culasse.

Description

Conduit d'admission à système de cloisons d'un moteur à combustion interne et procédé de fabrication et d'utilisation d'un tel conduit. La présente invention concerne une structure d'admission d'air dans s un moteur à combustion interne configurée pour changer le flux d'admission d'air dans la chambre de combustion des cylindres du moteur. Afin de maîtriser la combustion des moteurs, un mouvement aérodynamique interne est nécessaire dans la chambre de combustion. Ce mouvement aérodynamique est induit par la forme géométrique du conduit Io d'admission. Il permet une maîtrise fine de la vitesse de combustion. Cependant, différents besoins aérodynamiques sont nécessaires afin d'optimiser les prestations d'un moteur. Ces prestations sont la réduction de la consommation de carburant, la réduction des émissions polluantes ainsi que l'amélioration de l'agrément de conduite. En effet, différents 15 besoins aérodynamiques sont nécessaires afin de couvrir l'ensemble de la plage de fonctionnement d'un moteur (le besoin aérodynamique en phase de démarrage à froid est différent du besoin en pleine charge). Une solution technique possible, permettant de faire varier cet aérodynamisme interne, est de positionner dans le conduit d'admission de la 20 culasse, un obturateur qui va modifier l'écoulement d'air dans ce conduit, et donc dans le cylindre. Afin de mieux maîtriser cette variation d'aérodynamisme interne, l'obturateur peut être couplé à la mise en place de cloisons rigides dans le conduit. Ces cloisons permettent de mieux transmettre les variations d'aérodynamisme interne entre le collecteur 25 d'admission et les soupapes. A ce jour, les trois principaux profils aérodynamiques existants sont les profils dits swirl , tumble et neutre . Le profil aérodynamique swirl correspond à un mouvement rotatif de l'air autour d'un axe vertical parallèle à l'axe du cylindre moteur. Le profil aérodynamique tumble 30 correspond à un mouvement rotatif de l'air autour d'un axe horizontal, parallèle à l'axe longitudinal du moteur. Enfin, le mouvement aérodynamique neutre ne correspond à aucun mouvement aérodynamique structuré. Ces profils aérodynamiques sont induits par des profils géométriques de conduit d'admission distincts.

La mise en place d'obturateurs entre le collecteur d'admission et la culasse est un moyen permettant de modifier le mouvement aérodynamique initial d'un conduit. Ces obturateurs agissent par modification de l'écoulement de l'air au niveau des soupapes d'admission du moteur. L'aérodynamisme devient alors variable, mais ne perrnet pas un grand nombre de variantes io (type et niveau du mouvement aérodynamique). De plus, du fait de l'éloignement de l'obturateur par rapport à la position des soupapes, il est très difficile de maîtriser précisément la structure de l'écoulement d'air au niveau des soupapes (répartition du débit et vitesses locales). Ceci est dû à la création d'un écoulement turbulent en aval de l'obturateur. 15 La mise en place de cloisons dans le conduit d'admission (entre l'obturateur et les soupapes) permet de mieux maîtriser l'écoulement au niveau des soupapes, et donc au niveau du cylindre. A ce jour, seules les solutions de cloisons rapportées, ou bien insérées à la coulée de la culasse ont été utilisées en série sur véhicule. La forme géométrique de ces cloisons 20 est toujours de type plaque plane. Ces solutions ne permettent pas de contrôler précisément la répartition spatiale, en débit, de l'air autour des soupapes d'admission ni de contrôler les vitesses locales de l'air autour des soupapes d'admission. Le brevet européen de numéro de publication EP 1 632 660 montre 25 un exemple d'obturateur variable avec présence de cloisons dans le conduit d'admission. II s'agit d'un obturateur avec un seul volet de forme spécifique. Ces cloisons sont constituées de plaques planes horizontales ainsi que d'une plaque plane verticale. La forme de la partie mobile de l'obturateur variable permet la création d'un profil aérodynamique de type swirl dans la 30 chambre de combustion des cylindres pour un bas régime du moteur. Mais les plaques du système de cloisons sont planes et le dispositif ne concerne qu'un obturateur capable de créer un seul type de profil aérodynamique.

La solution à plaque insérée à la coulée n'est pas pertinente, car elle oblige à utiliser une plaque plane, ainsi qu'à insérer la plaque au niveau du plan de joint de la boîte à noyau. De plus, cette solution ne permet pas de s'approcher des soupapes, du fait du profil coudé du conduit de la culasse. Il faut également noter que la plaque insérée traverse toute la culasse, et donc déborde à l'extérieur du conduit de la culasse. Cela peut engendrer des interactions avec des éléments d'architecture de la culasse (pilier de fixation, noyaux d'eau et d'huile, ...)

La présente invention a donc pour objet de pallier au moins un des lo inconvénients de l'art antérieur.

Ce but est atteint par un système de cloisons dans un conduit d'admission de la culasse d'un moteur à combustion interne comprenant une ou plusieurs plaques disposées dans le sens longitudinal du conduit caractérisé en ce que ces plaques ont été directement obtenues par fonderie

15 dans les conduits d'admission de la culasse.

La présente invention permet ainsi de contrôler précisément la répartition spatiale, en débit, de l'air ainsi que les vitesses locales de l'air autour des soupapes d'admission. Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation d'une ou plusieurs cloison(s) directement obtenue(s) par fonderie

20 dans les conduits d'admission de la culasse.

Selon une autre particularité, les plaques sont parallèles.

Selon une autre particularité, le système comprend un obturateur continûment variable situé en entrée des canaux définis par le système de cloisons et permettant un contrôle précis de la répartition spatiale, en débit,

25 de l'air ainsi que des vitesses locales de l'air autour des soupapes d'admission.

Selon une autre particularité, la section des canaux définis par le système de cloisons est évolutive dans le sens longitudinal du conduit d'admission de la culasse.

30 Selon une autre particularité, le conduit de la culasse au niveau du système de cloisons a une section plus importante qu'en amont du système afin de prendre en compte la perte de charge induite par les parois des canaux afin de ne pas affecter le remplissage du moteur lors d'un fonctionnement en haut régime. Selon une autre particularité, le passage reliant le collecteur d'admission au conduit de la culasse ainsi que certaines plaques du système de cloisons possèdent un compartiment capable de recevoir l'obturateur ou une partie de celui-ci afin de minimiser la résistance à l'air de ce dernier lors d'un fonctionnement en plein régime du moteur. Selon une autre particularité, le système comprend un injecteur d'essence dans le conduit d'admission. io Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication du conduit d'admission. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de fabrique correspondant à la mise en oeuvre d'une partie moulante sans dépouille, réalisée à partir d'un ensemble de trois plaques parallèles et mobiles l'une par rapport aux 15 deux autres caractérisé en ce qu'il est directement réalisé dans les conduits d'admission de la culasse d'un moteur à combustion interne. Selon une autre particularité, les plaques sont parallèles. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé d'utilisation du conduit d'admission. 20 Ce but est atteint par le procédé comprenant les étapes suivantes: - réaliser un maillage fin de la section débitante du conduit d'admission, par mise en place de multiples cloisons dans le sens longitudinal du conduit (découpage de la section en multiples canaux individuels jusqu'aux soupapes d'admission (au plus 25 proche)) gérer la répartition de débit d'air au niveau de la périphérie des soupapes d'admission par un obturateur variable situé au niveau de la section d'entrée des multiples canaux individuels (pilotage individuel des débits des canaux) 30 - gérer la répartition de vitesse locale de l'air au niveau de la périphérie des soupapes d'admission par mise en place de sections géométriques individuelles différentes pour chaque canal (pilotage de la vitesse locale au niveau des soupapes d'admission). L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente le schéma de principe de l'invention, - les figures 2a à 2f représentent différentes vues sous forme schématique du système de cloisons ainsi que de l'obturateur variable dans lesquelles : to la figure 2a représente le schéma d'une section du système de cloisons situé dans le conduit de la culasse avec numérotation des plaques ; la figure 2b représente le schéma d'une section du conduit de la culasse comportant l'obturateur variable en position 15 fermée ; - la figure 2c représente le schéma d'une vue en coupe dans le sens longitudinal du système de cloisons dans le conduit de la culasse et l'obturateur variable lorsque les volets de celui-ci sont tous fermés ; 20 la figure 2d représente le schéma d'une vue en coupe dans le sens longitudinal du système de cloisons dans le conduit de la culasse et l'obturateur variable lorsque les volets de celui-ci sont tous ouverts ; la figure 2e représente le schéma d'une vue en coupe des 25 plaques extérieures verticales, dans un plan vertical selon le sens longitudinal du conduit de la culasse ; - la figure 2f représente le schéma d'une section du conduit de la culasse avec représentation des tiges de rotation des volets de l'obturateur variable ; 30 les figures 3a à 3f représentent différentes vues sous forme schématique du système de cloisons ainsi que l'obturateur variable lorsqu'il fonctionne en bas régime afin de créer un profil aérodynamique particulier pris pour exemple, ainsi que le débit de ce profil en fonction des canaux : la figure 3a représente le schéma d'une section du système de cloisons avec une numérotation des canaux ; la figure 3b représente la répartition du débit du profil aérodynamique particulier pris en exemple lorsque le moteur est à faible régime suivant une section des canaux du système de cloisons ; la figure 3c représente la répartition du débit dans une section du collecteur ; la figure 3d représente le schéma d'une section du conduit de la culasse comportant l'obturateur variable lorsque le moteur est à faible régime correspondant au débit de la figure 3b ; la figure 3e représente le schéma d'une vue en coupe dans le sens longitudinal du conduit de la culasse du système de cloisons et de l'obturateur variable correspondant au débit de la figure 3b ; la figure 3f représente le schéma de la figure 3e lorsque les plaques horizontales ainsi qu'une partie des parois du passage d'admission possèdent un compartiment afin de recevoir les volets dans le but de réduire la résistance à l'air lorsque le moteur est en pleine charge ; la figure 3g représente un détail du rabattement d'un volet dans le compartiment d'une paroi du passage d'admission ; les figures 4a à 4e représentent respectivement : pour la figure 4a représente le schéma d'une vue en coupe dans le sens longitudinal du conduit de la culasse avec le système de cloisons selon l'invention lorsque ce conduit est élargit pour compenser les pertes de charges à plein régime du moteur ; pour la figure 4b représente le schéma d'une section du conduit de la culasse comportant un obturateur à trois volets capable de créer un profil aérodynamique de type swirl ; pour la figure 4c représente le schéma d'une vue en coupe dans le sens longitudinal du conduit de la culasse avec un système de cloisons évolutives dans ce sens longitudinal ; pour la figure 4d représente le schéma de principe de fonctionnement d'un masque de type guillotine ; pour la figure 4e représente la forme d'une cloison comportant ro une virgule . La figure 1 représente schématiquement une partie d'un moteur à combustion interne avec un système d'admission d'air selon un mode de réalisation de l'invention. Le moteur à combustion interne comprend une pluralité de cylindres (1) (un seul cylindre est représenté sur la figure) avec 15 un piston (2) situé à l'intérieur de chaque cylindre de manière conventionnelle. Chaque cylindre (1) comprend une tête (3) de cylindre. Ainsi, la surface (2a) supérieure de chaque piston (2) et une partie de la tête (3) de chaque cylindre forme une chambre (4) de combustion. Deux soupapes (6) d'admission et deux soupapes (7) de sortie sont 20 disposées dans chacune des chambres (4) de combustion. Les soupapes (6) d'admission et les soupapes (7) de sortie sont ouvertes et fermées respectivement par une paire de mécanismes (8, 9) opérant de manière conventionnelle. Le couple de conduits (10) d'admission et le couple de conduits (11) 25 de sortie (un seul conduit de chaque couple est représenté sur la figure 1) sont disposés sur les côtés opposés de chacune des chambres (4) de combustion. Un collecteur (12) d'admission est connecté à chacun des conduits (10) d'admission d'air de chacune des chambres (4) de combustion de manière à former une pluralité de passages (13) d'admission (seulement 30 un passage (13) d'admission est représenté en figure 1) afin de fournir l'air d'admission de manière individuelle à chacune des chambres (4) de combustion. De même, un collecteur de sortie (non représenté) est connecté aux conduits (11) de sortie de chacune des chambres (4) de combustion afin de former une pluralité de passages (15) de sortie (seulement un passage (15) de sortie est représenté en figure 1) afin d'extraire l'air de sortie de manière individuelle pour chacune des chambres (4) de combustion. Une valve (16) papillon est située en amont du collecteur (12) d'admission afin de réguler le flux de l'air frais dans le passage (13) d'admission. L'air frais arrive d'un filtre (17) situé en amont de la valve (12) papillon dont la position dépend du système de contrôle de l'ouverture et de io la fermeture de cette valve. Un collecteur (18) est placé en aval de la valve (16) papillon et distribue l'air admis à chacun des cylindres (1) à travers le collecteur (12) d'admission qui est connecté au connecteur (18). Chacun des passages (13) d'admission possède un obturateur (20) 15 variable d'admission d'air disposé pour dévier l'air admis dans le passage (13) d'admission. Cela permet d'aiguiller et de répartir le débit d'air uniquement dans les zones nécessaires à la réalisation du besoin aérodynamique correspondant à chaque point de fonctionnement du moteur. De ce fait, il est donc possible d'utiliser différents types d'obturateurs en 20 fonction du besoin aérodynamique et de l'architecture du moteur. L'air est dévié suivant la forme de l'obturateur (20) qui peut être composé de volets horizontaux par exemple dans ce mode de réalisation de l'invention. Tout autre type d'obturateur peut être considéré à la place des volets horizontaux auquel cas la description suivante serait adaptée au fonctionnement de ce 25 dernier. Il est possible de citer d'une manière non exhaustive : des boisseaux rotatifs verticaux des volets verticaux des masques de type guillotine. Un boisseau rotatif vertical correspond à une portion de cylindre 30 capable de tourner autour d'un axe vertical et ayant une certaine forme permettant dans une position d'obturer ou réduire le passage et dans une autre position de le laisser libre. Cet obturateur modifie le profil aérodynamique de l'écoulement d'air lors de sa rotation en présentant une section différente du conduit dans lequel il se trouve suivant sa position. Un masque de type guillotine correspond à un masque qui coulisse comme représenté sur la figure 4d afin de modifier le profil aérodynamique de l'écoulement en fonction de sa forme. Comme représenté la figure 4d, il permet de répartir le flux dans certains canaux d'un système de cloisons. Un tel système de cloisons sera vu en détail ultérieurement. Un obturateur constitué de volets verticaux correspond à l'obturateur pris en exemple mais se différenciant de celui-ci par des axes de rotation io verticaux et non horizontaux. Dans le mode de réalisation pris en exemple, l'obturateur (20) est constitué ici de huit tiges (22a1, 22a2, 22b1, 22b2, 22c1, 22b2, 22d1, 22d2) horizontales, de direction perpendiculaire au sens d'écoulement conventionnel du fluide comme représentées sur la figure 2f. Ces tiges sont is réparties sur quatre lignes et deux colonnes. Elles sont référencées par ordre alphabétique de bas en haut dans le conduit de culasse et portent la référence 1 ou 2 suivant qu'elles sont respectivement situées dans la partie gauche ou droite de la section du passage (13) d'admission vues en amont de l'obturateur. Chacune de ces tiges est liée à une paroi du passage (13) 20 d'admission d'air ainsi qu'à une plaque verticale située au milieu du passage (13) dans le sens du conduit de culasse, il s'agit de la plaque (38) centrale verticale représentée sur la figure 2a. Cette plaque a une autre utilité qui sera vue ultérieurement. Les tiges sont comprises dans une section du passage (13) d'admission d'air de manière à pouvoir tourner sur elles-mêmes. Elles 25 sont toutes superposées dans un même plan vertical. L'espacement entre deux tiges consécutives dans la direction verticale est constant. L'obturateur comprend aussi quatre couples de volets référencés par ordre alphabétique de bas en haut fixés aux tiges précédentes, chaque volet étant fixé à une seule des tiges précédentes. Ces couples de volets (23a, 23b, 23c, 23d) 3o représentés en figure 2b sont disposés de manière à pouvoir pivoter autour des tiges correspondantes portant la même lettre et le même numéro 1 ou 2, ces tiges coïncident avec l'axe de rotation des volets correspondants. Les 2930599 io volets sont tels qu'en position verticale, ils forment un dallage de la section du passage (13) d'admission. En d'autres mots, l'obturateur (20) est constitué de volets horizontaux. Les tiges (22a1, 22a2) inférieures correspondent à un axe de rotation des volets (23a1, 23a2) adjacents à la

5 paroi inférieure du passage (13) d'admission dans une section de ce passage (13) représentée en figure 2f. Chaque volet peut pivoter de manière indépendante. Le nombre total de volets ainsi que leur répartition est arbitraire et permet de dévier l'air admis de manière voulu au niveau de l'obturateur (20) en fonction du degré d'ouverture de chaque volet. Cette

io déviation dépend de l'ensemble des exigences en besoin aérodynamique du moteur pour toute la plage de fonctionnement possible (ralenti, pleine charge), et toutes les stratégies de combustion possibles (mise en action à froid, stratifié, dilution,...). Le nombre de volets ainsi que leur répartition dépend également du moteur.

15 Dans un mode de réalisation concernant un profil aérodynamique de type tumble , l'obturateur peut n'être composé que d'un seul volet de la forme du passage (13) d'admission clont l'axe de rotation est suivant les tiges (22a1, 22a2) inférieures. En effet, il suffit dans ce cas de faire tourner partiellement le volet à partir de sa position horizontale afin de dévier l'air

20 vers la partie supérieure du couloir (13) d'admission d'air pour créer un profil aérodynamique de type tumble .

Dans un mode de réalisation concernant un profil aérodynamique de type swirl , l'obturateur variable peut par exemple posséder trois volets dont un couple dans la partie supérieure du passage (13) et un seul volet

25 dans la partie inférieure du passage (13) d'admission comme représenté en figure 4b. L'air est ainsi dévié en haut à droite à l'intérieur du passage (13) d'admission d'air lorsque le volet correspondant est ouvert et les deux autres sont fermés, ce qui créé un profil aérodynamique de type swirl .

A un moteur donné quelconque correspond un certain nombre de

30 volets ainsi qu'une certaine répartition de ces derniers. Etant donné le fait que l'obturateur est continûment variable et que la répartition des volets est illimitée, il est ainsi possible de répondre à l'ensemble des exigences en 2930599 Il besoin aérodynamique de chaque moteur pour toute plage de fonctionnement possible (ralenti, pleine charge), et toutes les stratégies de combustion possibles (mise en action à froid, stratifié, dilution,...). Ceci est rendu possible par la rotation continue des volets autour des tiges 5 correspondantes. Les tiges de l'obturateur variable peuvent être mises en rotation par l'intermédiaire d'un mécanisme (24). Ainsi, l'ouverture et la fermeture du passage (13) d'admission d'air est contrôlée par le mécanisme (24) qui contrôle pour cela la position angulaire des volets de l'obturateur variable. Lorsque les volets sont en rotation, chaque point du bord de to l'extrémité opposée au côté tige des volets décrit un arc de cercle dont l'axe de symétrie est confondu avec celui des tiges correspondantes comme représenté sur la figure 2c. L'obturateur variable permet de créer un profil aérodynamique au niveau du passage (13) d'admission d'air. Or, cet obturateur (20) et ce is passage (13) ne sont pas situés à proximité des soupapes d'admission d'air à cause notamment de la présence du mécanisme d'ouverture et de fermeture de ces soupapes. En effet, le mécanisme d'ouverture et de fermeture des soupapes compliquerait grandement le fonctionnement de l'obturateur variable à sa proximité. L'obturateur est donc éloigné par rapport 20 à la position des soupapes. Il est donc très difficile de maîtriser précisément la structure de l'écoulement de l'air au niveau des soupapes (répartition du débit et vitesses locales), du fait de la turbulence produite derrière l'obturateur. La mise en place de cloisons dans le conduit d'admission entre 25 l'obturateur et les soupapes permet de mieux maîtriser l'écoulement au niveau des soupapes et donc au niveau du cylindre. En effet, un tel système de cloisons permet de garder le débit et les vitesses définies par l'obturateur au niveau du passage (13) d'admission jusqu'aux soupapes. A ce jour, seules les solutions de cloisons rapportées, ou bien insérées à la coulée de 30 la culasse ont été utilisées en série sur les véhicules. La forme géométrique de ces cloisons est toujours de type plan.

La présente invention comporte une ou plusieurs plaques directement obtenues par fonderie dans les conduits d'admission de la culasse. Ces plaques sont disposées dans le sens longitudinal du conduit (10) d'admission d'air. Le fait que ces plaques soient directement obtenues par fonderie dans les conduits d'admission de la culasse présente de nombreux avantages du point de vue fonderie, les principaux sont énumérés ci-dessous, il s'agit de : la possibilité de canaliser le flux d'air au plus proche de la soupape d'admission ; lo la possibilité de réaliser plusieurs cloisons parallèles ou non ; - la possibilité de réaliser des formes complexes du type hélicoïdal ou autre ; - l'absence de risque de désolidarisation de la cloison, à l'usinage, ou lors de l'utilisation ; 15 l'absence de coût supplémentaire par rapport à la solution plaques insérées ; - l'absence de débordement de la cloison à l'intérieur de la culasse, elle n'interfère ni dans la chambre d'eau, ni dans les retours de blow-by, ni dans les retours d'huile, ni dans les 20 éléments d'architecture (piliers de fixation, étanchéité du conduit de la culasse, ...) ; l'affranchissement de la position de la cloison vis-à-vis du plan de joint de la boîte à noyaux du conduit de la culasse, contrairement à la solution plaques insérées ; 25 l'épaisseur de la cloison (environ deux millimètres), de l'ordre de grandeur de la solution plaques insérées , qui participe à la structure mécanique de la culasse ; L'obturateur variable associé au système de cloisons présente un grand nombre d'avantages du point de vue combustion dont les principaux 30 sont énumérés ci-dessous, le système obtenu permet : de disposer d'un conduit d'admission universel permettant la mise en oeuvre précise de toute forme de mouvement aérodynamique interne dans le cylindre du moteur ; - de piloter de manière matricielle la répartition du débit en périphérie de la soupape d'admission du moteur, grâce aux canaux présents dans le conduit d'admission (de l'obturateur jusqu'à la soupape) ; de maîtriser le champ de vitesse de l'air en périphérie de la soupape d'admission, grâce aux sections individuelles de chacun 10 des canaux ; de pouvoir créer le champ aérodynamique nécessaire pour tous les points de fonctionnement du moteur, grâce à l'utilisation d'un obturateur continu en entrée des canaux ; De plus, le dessin du profil du conduit de la culasse est simplifié 15 notamment vis-à-vis des conduits ayant uniquement un profil de type tumble ou swirl . En effet, du fait que le champ de vitesse de l'air est généré par l'ensemble canaux et obturateur, le profil extérieur du conduit d'admission peut être quasi rectiligne. Dans le mode de réalisation de l'invention pris en exemple, un 20 système de cloisons est présent dans le conduit d'admission entre l'obturateur variable et les soupapes. Ce système est constitué de trois plaques (25, 35, 36) horizontales évolutives dans le sens longitudinal du conduit (10) d'admission de la culasse représentées sur la figure 2a. Des plaques évolutives dans le sens longitudinal du conduit ont une forme qui 25 varie dans ce sens. Ces plaques sont parallèles entre elles. La position de ces plaques est telle qu'elles sont orientées le long de la direction du flux de l'air admis dans le conduit (10) d'admission de la culasse et qu'elles sont capables de rectifier le flux de l'air admis. Dans un autre mode de réalisation, ces plaques pourraient ne pas 30 être parallèles et être évolutives dans les trois directions de l'espace. Cela permettrait notamment à certaines de ces plaques de former des couloirs de section diminuant du passage (13) d'admission jusqu'aux soupapes afin d'augmenter la vitesse de l'air au voisinage des soupapes comme représenté sur la figure 4c. Il est aussi possible de créer une espèce de virgule concernant la forme de certaines plaques au voisinage des soupapes afin de peaufiner le changement de vitesse de l'air dans ce voisinage et préciser s encore le profil aérodynamique créé. Une plaque possédant une telle virgule correspondrait alors à une plaque évolutive suivant les trois dimensions de l'espace comme représentée en figure 4e. Dans le mode de réalisation pris en exemple, les volets de l'obturateur (20) variable se trouvent à une position angulaire déterminée 10 lorsque l'état de l'obturateur est fermé. Dans l'exemple choisi, cette position correspond à un angle droit par rapport à la position horizontale. Dans ce cas, les plaques horizontales forment un contour continu avec l'extrémité supérieure ou inférieure de deux couples de volets comme représenté en figure 2b. 15 Le système de cloisons pris pour exemple, comporte de même trois plaques verticales (37, 38, 39) toujours situées entre l'obturateur et les soupapes. Les plaques (37, 39) verticales extérieures ne sont pas tout à fait verticales mais elles sont appelées ainsi pour les différencier des plaques horizontales et par soucis de simplicité. Les plaques verticales sont de même 20 dimension et forme évolutives dans le sens longitudinal du conduit (10) d'admission. La position de ces plaques est telle qu'elles sont orientées le long de la direction du flux de l'air admis dans le conduit (10) d'admission de la culasse et qu'elles sont capables de rectifier le flux de l'air admis. Ces plaques sont disposées comme sur la figure 2a, la plaque (38) verticale du 25 milieu étant positionnée de manière à former un contour continu avec les bords verticaux internes des volets lorsqu'ils sont fermés et à former un angle droit avec les plaques horizontales. Cette plaque (38) correspond à la plaque support des tiges introduite précédemment. Ainsi, elle a deux fonctions, servant à la fois de support des tiges de rotation et de cloison au 30 système de canaux. Comme représenté sur la figure 2b, les volets ont une surface adaptée à la position des plaques afin de ne pas interférer avec elles lors de leur rotation. De même, les plaques formant le système de cloisons possèdent des géométries adaptées au mouvement de rotation des volets telles que représentées sur la figure 2e. En effet, les plaques verticales extérieures (37, 39) contiennent des renfoncements permettant la rotation s des volets comme représentés sur la figure 2e. Les plaques horizontales ne contiennent pas de forme particulière puisque la géométrie des volets est déjà adaptée afin de ne pas interférer avec ces plaques. En effet, les volets possèdent une hauteur lorsqu'ils sont fermés légèrement inférieure à la distance séparant deux plaques horizontales successives et une largeur lo légèrement inférieure à la moitié de la largeur d'une plaque horizontale. Les plaques (37, 39) ont des renfoncements de forme circulaire, de centres correspondant aux intersections de leur prolongement avec les tiges correspondantes. Ces renfoncements ont pour diamètre la distance entre les centres précédents et l'intersection du prolongement de la plaque verticale is correspondante avec le bord supérieur du volet correspondant comme représenté sur la figure 2e. Plusieurs capteurs sont aussi présents afin de détecter les conditions de fonctionnement du moteur. Par exemple, comme représenté sur la figure 1, un capteur (28) de détection du flux d'air admis est situé dans 20 le passage d'admission d'air à une position en amont de la valve papillon (16). Un capteur de vitesse (29) de rotation est prévu pour émettre un signal correspondant à la vitesse de rotation du moteur. Le mécanisme (24) de commande de la position angulaire de chacun des volets (23) est contrôlé à partir des conditions de fonctionnement du moteur telles que la vitesse de 25 rotation du moteur détectée par le capteur (29) ou bien d'autres paramètres détectés par d'autres capteurs. En particulier, les signaux émis par ces capteurs (28) et (29) alimentent une unité (30) de contrôle du moteur (ECU) où ils sont utilisés dans de nombreux calculs et opérations de contrôle. L'unité (30) de contrôle 30 du moteur inclut préférablement un rnicroprocesseur avec un programme de contrôle qui contrôle le fonctionnement du moteur. Par exemple, l'unité de contrôle (30) est configurée et programmée pour contrôler l'instant d'allumage de l'étincelle de la bougie (5) ainsi que le degré d'ouverture du papillon (16), le mécanisme (24) de commande de la position angulaire de l'élément (23) d'obturation et l'injection de carburant de l'injecteur (27). L'unité (30) de contrôle du moteur peut aussi inclure d'autres composants conventionnels tels qu'un circuit d'interface d'entrée, un circuit d'interface de sortie et des dispositifs de stockage comme une mémoire ROM (Read Only Memory) et une mémoire RAM (Random Access Memory). II paraîtra évident à l'homme versé dans l'art que la structure précise et les algorithmes de l'unité (30) de contrôle du moteur peuvent correspondre à toute combinaison de hardware et software qui supporte les fonctions de la présente invention. Dans un mode de réalisation, l'unité de commande (30) comprend un microprocesseur, un module de comparaison (31) et un module (35) de mémorisation. Le capteur (29) de vitesse de rotation du moteur délivre un signal proportionnel à cette vitesse au module de comparaison (31) par l'intermédiaire d'une première connexion (32) avec l'unité (30) de commande. Le module (31) de comparaison est un programme informatique capable de comparer la valeur délivrée par le capteur (29) de vitesse de rotation du moteur à des valeurs enregistrées. Pour une valeur très faible de vitesse de rotation, la comparaison de cette valeur délivrée par le capteur (29) de vitesse à un premier seuil du module (30) de comparaison donne un résultat. Dans le cas où la valeur du signal est inférieure au seuil, ce résultat indique à l'unité de commande (30) de fermer partiellement les volets de l'obturateur (20) variable. Ceci est réalisé par l'intermédiaire du mécanisme (24) recevant par la connexion (33) les signaux de l'unité (30) de commande.

Le module (31) de comparaison possède un certain nombre de seuils qui correspondent à des positions angulaires différentes des volets commandés par le mécanisme (24) et à des valeurs différentes du signal délivré par le capteur (29) de vitesse de rotation du moteur. Ainsi, pour chaque valeur de la vitesse de rotation, le capteur (29) de vitesse délivre un signal au module de comparaison. Ce module de comparaison est programmé pour ordonner à l'unité de commande d'actionner le mécanisme (24) de telle sorte que les volets s'ouvrent en fonction du seuil de comparaison franchi et du programme de gestion du moteur. La relation entre l'ouverture et la fermeture de l'obturateur (20) variable et la charge (correspondant aux conditions de fonctionnement) du moteur dans ce mode de réalisation va maintenant être expliquée en détail. Lorsque le moteur fonctionne à faible charge, l'obturateur (20) variable est réglé de manière à créer le profil aérodynamique du moteur adapté au bas régime de ce dernier. Pour cela, lorsque le capteur (29) de vitesse envoie un signal correspondant à une vitesse de rotation inférieure au premier seuil du to module (31) de comparaison, ce module ordonne à l'unité de commande de configurer le mécanisme (24) en mode de bas régime. Ce mode correspondant à une position angulaire des volets (23) enregistré dans le module (35) de mémorisation de l'unité de commande. Ce module de mémorisation est un programme informatique comportant des données is enregistrées qui correspondent à un certain profil aérodynamique. Arbitrairement, le profil aérodynamique adapté au moteur à bas régime peut être celui représenté sur la figure 3b dans le cas du mode de réalisation pris en exemple. La figure 3b représente le débit d'air admis dans le passage (13) d'admission suivant les canaux du système de cloisons. Le réglage 20 correspondant de l'obturateur est représenté en figure 3d. Lorsque l'obturateur (20) variable est réglé ainsi, le bord supérieur du volet (23c2) de droite médian supérieur de l'obturateur variable de la figure 2b forme un contour continu avec la partie droite de la plaque (25) horizontale supérieure. De même, le bord de gauche sur la figure 3d du volet (23c2) de droite 25 médian supérieur forme un contour continu avec la partie médiane supérieure de la plaque médiane (38). En d'autres mots, le volet (23c2) de droite médian supérieur est fermé. Dans ce cas, les volets supérieurs (23d1, 23d2) de la figure 2b sont en position ouverte ainsi que le volet (23c1) médian supérieur gauche. Le volet (23b1) médian inférieur gauche est à une 30 position intermédiaire déterminée afin de laisser passer le débit d'air correspondant à celui de la figure 3b. Les autres volets sont fermés. Les volets sont dans cette position afin de créer le flux arbitraire représenté sur le graphique de la figure 3b. Ainsi, la position des volets supérieurs (23d1, 23d2) ainsi que celle du volet (23c1) médian supérieur gauche permettent un débit d'air important dans les canalisations correspondantes (61, 62, 63, 64, 65, 66). La position fermée des autres volets (23a1, 23a2, 23b2, 23c2) inférieurs, médian inférieur droit et médian supérieur droit permet d'annuler le débit dans les canaux correspondant (67, 68, 71, 72, 73, 74, 75, 76). Les plaques (25, 35, 36) horizontales ainsi que les plaques (37, 38, 39) verticales sont configurées et arrangées pour épouser la direction du flux d'air admis dans le passage (13) d'admission d air. Ainsi, l'air admis est délivré dans le io cylindre (1) sous la forme d'un profil aérodynamique particulier correspondant à la forme de l'ouverture des volets de l'obturateur (20) variable sans que le flux de gaz ne devienne turbulent. Le flux ne peut devenir turbulent car il est canalisé par le système de cloisons. Lorsque le moteur fonctionne à charge partielle, l'obturateur (20) est is ouvert partiellement à un degré d'ouverture correspondant à la vitesse de rotation du moteur. En effet, le capteur de vitesse (29) envoie alors un signal correspondant à une vitesse située entre deux seuils intermédiaires du module (31) de comparaison. Ce module (31) de comparaison indique alors à l'unité de commande de configurer le mécanisme (24) de telle sorte que les 20 volets se trouvent à une ouverture intermédiaire entre celle de bas régime et l'ouverture totale à plein régime. Ceci correspond à une ouverture partielle des volets fermés à bas régime et à une ouverture accrue du volet ouvert de manière intermédiaire par rapport à son ouverture au bas régime, les volets déjà ouvert le restant. Ainsi, par réglage continu de l'ouverture des volets 25 considérés, tous les points de fonctionnement du moteur peuvent être atteints lorsqu'il s'agit du moteur pris en exemple pour lequel la configuration aérodynamique de la figure 3b correspond au bas régime. Lorsque le moteur fonctionne à forte charge, l'obturateur (20) variable est entièrement ouvert. Le capteur (39) de vitesse envoyant alors 30 des signaux dont la valeur est supérieure au dernier seuil du module (31) de comparaison. Le module (31) de comparaison indique alors à l'unité de commande de configurer le mécanisme (24) afin d'ouvrir entièrement tous les volets. Ceci correspond à l'ouverture maximale de toutes les fenêtres comme représenté en figure 2d. Ceci permet un débit maximal de l'air dans les soupapes. Préférablement, une partie de la surface des parois du passage (13) d'admission possède deux renfoncements qui forment un couple (21a) de compartiments d'accueil comme représenté sur la figure 3f. Ceci est réalisé pour positionner certaines fenêtres comme expliqué plus en détail ci-après afin qu'elles ne gênent pas l'admission lorsque le moteur fonctionne en plein régime et que le débit d'air soit maximal. Dans un mode de réalisation, les plaques horizontales peuvent posséder de même chacune un couple (21b, 21c, 21d) de compartiments dans lequel chaque couple de volets peut s'insérer. Un couple de volet correspond à deux volets placés à la même hauteur et reliés à deux tiges, l'une des tiges étant placée dans le prolongement de l'autre. Ceci est réalisé de manière à diminuer la surface de contact avec l'air lors de l'ouverture totale de l'obturateur variable correspondant au fonctionnement à plein régime du moteur. La figure 3f représente de tels compartiments vus de profils dans le passage (13) d'admission. Dans ce cas, les tiges de rotations des volets se trouvent chacune dans un compartiment. Dans le mode de réalisation pris en exemple, les tiges (22a1, 22a2) inférieures sont situées chacune dans un compartiment du couple (21) de compartiments de la paroi inférieure du passage (13). Les volets (23a1, 23a2) inférieurs représentés sur la figure 2b se trouvent alors entièrement dans le couple (21a) de compartiments de stockage formé dans la surface inférieure des parois de passage (13) d'admission d'air afin de ne pas gêner le passage de l'air admis. La résistance au flux d'air admis est alors réduite. Ainsi, le débit d'air frais arrivant par le collecteur d'admission, pour aller dans le cylindre du moteur, est distribué dans les canaux souhaités par l'obturateur variable. Cette répartition matricielle du débit dans le conduit est ensuite conservée jusqu'au droit de la soupape grâce aux canaux, afin d'obtenir des champs de débit et vitesse en périphérie de la soupape. Ces champs génèrent un mouvement aérodynamique dans le cylindre adapté au point de fonctionnement du moteur.

Quel que soit le procédé d'insertion des volets à plein régime, le débit total traversant le système de cloisons ne peut atteindre pour une section donnée du passage (13) d'admission la même valeur que le débit à vide c'est-à-dire sans obturateur ni plaque pour la même section. Ceci est dû au fait que le système de cloisons ne peut avoir une aire de section nulle ou négligeable puisque chaque plaque a une épaisseur de l'ordre de deux millimètres. Une solution est alors d'augmenter la section du passage (13) d'admission ainsi que du conduit dans la culasse afin de garder des performances optimales du moteur à plein régime comme représenté sur la io figure 4a. Par conséquent, lorsque les volets (23) sont dans une position angulaire déterminée correspondant au fonctionnement à bas régime de la figure 3d, l'air est délivré dans le cylindre (1) de manière stable. Ceci permet une réduction importante des émissions polluantes en sortie moteur, ainsi 15 qu'une grande économie de carburant. Ainsi, ce système d'obturateur continûment variable permet d'obtenir le profil aérodynamique correspondant à la répartition matricielle du flux d'air d'admission correspondant à la figure 3b. De manière plus générale, l'obturateur variable à volets horizontaux 20 associé à un système de cloisons permettant de réaliser les profils aérodynamiques les plus précis correspondrait à un système de volets, chacun des volets contrôlant un seul canal du système de cloison. Or, la complexité de cet obturateur est maximale pour un système donné de cloisons. Dans le mode de réalisation choisi, des volets contrôlent le débit de 25 deux canaux chacun correspondant avec le profil aérodynamique de la figure 3b. Un compromis entre complexité de l'obturateur et son efficacité doit être réalisé afin de choisir le bon obturateur variable correspondant à un système de cloisons donné. De même, suivant la complexité du profil aérodynamique voulu, un tel compromis est encore valable concernant le système de 30 cloisons lui-même. Ce compromis doit alors prendre en considération l'obtention des cloisons directement par fonderie dans les conduits d'admission de la culasse. En effet, ce phénomène accroît la complexité du noyau du conduit de la culasse. La limitation majeure actuelle est l'épaisseur minimale de la cloison réalisée par fonderie (de l'ordre de deux millimètres). Cependant, cette valeur est du même ordre de grandeur des solutions connues avec plaque insérée à la coulée. La technique d'obtention de cloison directement par coulée de la présente invention peut être appliquée dans tout circuit fluide de la culasse (air, eau, huile), ou bien du moteur (carter cylindre, boîte de vitesses, ...) lo II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être 15 modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Conduit d'admission (10) à système de cloisons (25, 35, 36, 37, 38, 39) de la culasse d'un moteur à combustion interne comprenant une ou plusieurs plaques disposées dans le sens longitudinal du conduit caractérisé en ce que ces plaques ont été directement obtenues par fonderie dans les conduits d'admission de la culasse.
2. 2. Conduit d'admission selon la revendication 1 caractérisé en ce que les plaques (25, 35, 36, 37, 38, 39) sont parallèles.
3. 3. Conduit d'admission selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ~0 ce qu'il comprend un obturateur continûment variable situé en entrée des canaux définis par le système de cloisons et permettant un contrôle précis de la répartition spatiale, en débit, de l'air ainsi que des vitesses locales de l'air autour des soupapes d'admission.
4. 4. Conduit d'admission selon l'une des revendications 1 et 3 caractérisé en 15 ce que la section des canaux définis par le système de cloisons est évolutive dans le sens longitudinal du conduit d'admission de la culasse.
5. 5. Conduit d'admission selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le conduit de la culasse au niveau du système de cloisons a une section plus importante qu'en amont du système afin de prendre en 20 compte la perte de charge induite par les parois des canaux afin de ne pas affecter le remplissage du moteur lors d'un fonctionnement en haut régime.
6. 6. Conduit d'admission selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le passage reliant le collecteur d'admission au conduit de la 25 culasse ainsi que certaines plaques du système de cloisons possèdent un compartiment capable de recevoir l'obturateur afin de minimiser la résistance à l'air de ce dernier lors d'un fonctionnement en plein régime du moteur.
7. 7. Conduit d'admission selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en 30 ce qu'il comprend un injecteur d'essence.
8. 8. Procédé de fabrique correspondant à la mise en oeuvre d'une partie moulante sans dépouille, réalisée à partir d'un ensemble de trois plaques parallèles et mobiles l'une par rapport aux deux autres caractérisé en ce qu'il est directement réalisé dans les conduits d'admission de la culasse d'un moteur à combustion interne.
9. 9. Procédé de fabrique selon la revendication 8 caractérisé en ce que les plaques (25, 35, 36, 37, 38, 39) sont parallèles.
10. 10. Procédé d'utilisation caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: io - réaliser un maillage fin de la section débitante du conduit d'admission, par mise en place de multiples cloisons, réalisées par fonderie, dans le sens longitudinal du conduit (découpage de la section en multiples canaux individuels jusqu'aux soupapes d'admission (au plus proche)) gérer la répartition de débit d'air au niveau de la périphérie des soupapes d'admission par un obturateur variable situé au niveau de la section d'entrée des multiples canaux individuels (pilotage individuel des débits des canaux) - gérer la répartition de vitesse locale de l'air au niveau de la périphérie des soupapes d'admission par mise en place de sections 20 géométriques individuelles différentes pour chaque canal (pilotage de la vitesse locale au niveau des soupapes d'admission).