FR2962168A3

FR2962168A3 - Conduite d'admission de culasse de moteur a combustion interne generant un fort tourbillon transversal

Info

Publication number: FR2962168A3
Application number: FR1055420A
Authority: FR
Inventors: Laurence Mamy; Cyril Rossignol; Florent Grimaldi
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-06

Abstract

Conduit d'admission (2) d'une culasse (3) de moteur à combustion interne fixée sur la face de feu (5) d'un carter-cylindres (4) comportant au moins un cylindre (8), débouchant par l'intermédiaire d'un évasement (13) dans une chambre de combustion (1) de la culasse (3) limitée par deux pans (6) et (7) sensiblement plans d'un toit de chambre (6,7) formant respectivement des angles (θ) et (θ') avec la face de feu (5), caractérisé en ce qu'il présente au moins deux portions, dont une portion amont (14) dont l'axe forme un premier angle (a) par rapport à la face de feu (5), et une portion aval (15) se terminant dans l'évasement (13), dont l'intrados (16) est constituée de génératrices formant, par rapport à la face de feu (5), un deuxième angle (β) plus petit que l'angle (a).

Description

-1- CONDUIT D'ADMISSION DE CULASSE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE GENERANT UN FORT TOURBILLON TRANSVERSAL L'invention concerne l'admission des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les conduits d'admission d'une culasse équipant de tels moteurs, visant à générer un fort mouvement de tourbillon transversal de l'air pénétrant dans les chambres de combustion. Elle trouve une application particulièrement avantageuse pour les moteurs compacts dont les chambres de combustion présentent un toit de forme aplatie, c'est-à-dire dont les parois limitées dans la culasse par deux surfaces planes, contenant respectivement les extrémités planes d'au moins une tête de soupape d'admission et d'au moins une tête de soupape d'échappement, ont une inclinaison très faible par rapport à la face de feu du carter-cylindres du moteur.

Sur les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement sur les moteurs à allumage commandé équipés d'au moins deux soupapes par cylindre, on cherche habituellement à faire en sorte que l'air pénétrant dans les chambres de combustion y soit animé d'un mouvement en forme de tourbillon d'axe perpendiculaire à l'axe des cylindres, dit mouvement de tourbillon transversal. Ce mouvement permet d'améliorer la dispersion du carburant dans les gaz d'admission et de donner au mélange gazeux une énergie cinétique, au voisinage de la bougie, qui optimise la combustion. On connaît plusieurs dispositifs visant à générer cette aérodynamique, dont le principe consiste à intégrer, près du débouché d'un conduit d'admission dans une chambre de combustion, des moyens permettant de dévier le flux d'air par rapport à l'axe du conduit, en direction de la paroi du cylindre, de manière à enrouler naturellement le flux d'air dans le cylindre, autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de ce cylindre. Par exemple, la publication FR 2 910 065 présente un conduit d'admission pourvu d'un élément déflecteur inséré en amont du siège de la soupape d'admission, et s'étendant sur une partie de la périphérie du conduit. Ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients. Ils n'autorisent qu'une déviation angulaire limitée du flux d'air par rapport à l'axe du conduit d'admission. Cela suffit à diriger ce flux vers la paroi du cylindre dans le cas des moteurs classiques, c'est-à-dire sur ceux dont le toit de chambre de combustion est peu aplati, et où l'axe du conduit d'admission a une direction sensiblement perpendiculaire au pan du toit de chambre sur lequel il débouche. Or, la sévérité accrue des normes de sécurité applicables aux véhicules automobiles modernes conduit à augmenter l'espace libre entre le moteur et le capot, notamment de façon à protéger les piétons de blessures par des pièces saillantes du moteur en cas de choc. Un moyen privilégié pour libérer de l'espace consiste à rendre le moteur compact, en concevant une culasse d'épaisseur réduite, ayant des toits de chambre très aplatis. Les déflecteurs sont souvent obtenus par l'ajout d'une pièce rapportée dans les conduits de la culasse, ce qui complique le processus de fabrication et augmente le coût de la pièce. Sur les moteurs compacts, ces déflecteurs d'entrée de chambre ne permettent pas d'enrouler suffisamment le flux d'air dans le cylindre, car celui-ci est envoyé dans le cylindre et non pas sur sa paroi. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des conduits d'admission selon l'état de l'art, en proposant une alternative simple à l'utilisation de dispositifs déflecteurs qui soit adaptée à une chambre de combustion à toit aplati. Elle propose pour cela une orientation particulière du conduit d'admission. Selon une caractéristique de l'invention, l'axe du conduit d'admission prend une direction sensiblement parallèle à la surface du toit de la chambre du côté de l'échappement, lorsqu'il rejoint la chambre de combustion. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels, -3- t la figure 1 illustre schématiquement la génération du tourbillon transversal par un conduit d'admission selon l'état de l'art, i la figure 2 illustre schématiquement la génération du tourbillon transversal par un conduit d'admission similaire dans un moteur compact à toit de chambre de combustion aplati, et t la figure 3 présente un conduit d'admission selon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent très schématiquement la génération du mouvement de tourbillon transversal d'un flux d'air dans une chambre de combustion.

La figure 1 présente une chambre de combustion 1 et un conduit d'admission d'air 2 classiques, ménagés dans une culasse 3 reposant sur un carter-cylindres 4 et fixée sur une face, dite face de feu 5, de ce carter-cylindres 4, généralement par plusieurs vis. La chambre de combustion est limitée, dans la culasse, par deux pans dont les surfaces 6 et 7 sensiblement planes forment un toit 6,7, et, dans le carter-cylindres, par la face d'un piston (non-représenté) qui coulisse dans le cylindre 8 et dont la face supérieure remonte, lors du passage au point mort haut, jusqu'au niveau de la face de feu 5. Le conduit d'admission 2 permet d'amener de l'air extérieur vers la chambre de combustion 1 lorsque le piston descend vers le point mort bas. Il débouche sur le pan 6 du toit 6,7 en un orifice circulaire 9 qui reçoit l'extrémité d'une soupape d'admission (non-représentée). Cette soupape permet d'ouvrir et de fermer l'orifice 9 amenant l'air dans la chambre. De façon similaire, un conduit d'échappement (non-représenté) prend naissance sur le pan 7 du toit 6,7 pour évacuer les gaz brûlés lors de la remontée du piston vers le point mort haut, quand une soupape d'échappement (non- représentée) est ouverte. Le toit 6,7 de la chambre 1 est peu aplati, les pans 6 et 7 formant avec la face de feu 5 respectivement des angles e et 0' de l'ordre de 40°. Au débouché du conduit d'admission 2 sur le pan 6, l'axe du conduit 2 est sensiblement -4- perpendiculaire au pan 6. Selon l'état de l'art, un déflecteur (non représenté) permettrait de dévier le flux d'air entrant par rapport à l'axe du conduit 2, de façon à provoquer un enroulement du flux le long du pan 7 puis de la paroi du cylindre 8, selon un mouvement de tourbillon transversal.

La figure 2 présente une variante de la figure 1, dans laquelle la chambre de combustion 1 est compacte. Les pans 6 et 7 du toit 6,7 forment avec la face de feu 5 respectivement des angles A et 0' de l'ordre de 10° à 15°. Dans ce cas, un déflecteur (non représenté) dirigerait le flux d'air dans le cylindre 8, vers le piston. L'écoulement ne pourrait pas s'enrouler sur le pan 7 et la paroi du cylindre.

La figure 3 présente un conduit d'admission 2 selon l'invention. La chambre de combustion 1 est de type compact avec des angles 0 et 0' de l'ordre de 10° à 15° comme sur la figure 2. Une soupape d'admission (non représentée) coulisse dans un logement 10 ménagé dans la culasse 3. La queue de la soupape est maintenue en translation dans le guide de soupape 11. La périphérie de la tête de soupape coopère avec le siège de soupape 12 pour ouvrir ou fermer l'accès à la chambre 1 de l'air provenant du conduit 2. En position fermée, La tête de la soupape est logée dans un évasement 13, en amont du siège 12, dans lequel le conduit d'admission 2 débouche. Selon l'invention, le conduit d'admission 2 présente, après une portion amont 14, qui peut être de forme cylindre ou conique et dont l'axe fait un angle a par rapport à la face de feu 5, une portion aval 15, qui débouche dans l'évasement 13. L'intrados 16 de cette portion aval 15 est constituée de génératrices faisant, par rapport à la face de feu 5, un angle 83 plus petit que l'angle a et sensiblement égal à l'angle 0'.

Avantageusement, l'extrados 17 de cette portion aval 15, en regard de l'intrados 16, est constituée de génératrices sensiblement parallèles à celles de l'intrados 16. En résumé, le conduit d'admission 2 s'incurve progressivement, à partir de l'amont, jusqu'à ce qu'il prenne sur un intrados 16 et un extrados 17 une direction -5- sensiblement parallèle à celle du pan 7 opposé du toit 6,7. Le conduit d'admission 2 selon l'invention présente de nombreux avantages. La géométrie particulière du conduit 2 permet à l'écoulement d'air d'épouser le pan opposé 7 du toit 6,7 puis la paroi du cylindre 8, de manière à s'enrouler naturellement dans le cylindre 8 et à créer un mouvement de tourbillon transversal très important. Cette géométrie trouve tout son intérêt pour les moteurs compacts, dont le toit 6,7 de chambre est très aplati, car elle est peu encombrante, l'écartement angulaire du conduit d'admission 2 par rapport à la face de feu 5 étant réduit. De plus, elle peut être obtenue de façon simple par moulage, en évitant tout recours à des dispositifs rapportés tels que des déflecteurs.

Claims

REVENDICATIONS1. Conduit d'admission (2) d'une culasse (3) de moteur à combustion interne fixée sur la face de feu (5) d'un carter-cylindres (4) comportant au moins un cylindre (8), débouchant par l'intermédiaire d'un évasement (13) dans une chambre de combustion (1) de la culasse (3) limitée par deux pans (6) et (7) sensiblement plans d'un toit de chambre (6,7) formant respectivement des angles (0) et (0') avec la face de feu (5), caractérisé en ce qu'il présente au moins deux portions, dont une portion amont (14) dont l'axe forme un premier angle (a) par rapport à la face de feu (5), et une portion aval (15) se terminant dans l'évasement (13), dont l'intrados (16) est constituée de génératrices formant, par rapport à la face de feu (5), un deuxième angle (R) plus petit que l'angle (a).
2. Conduit (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (f3) formé par les génératrices de l'intrados (16) avec la face de feu (5) est sensiblement égal à l'angle (0') formé par le pan (7) du toit (6,7) avec la face de feu (5) .
3. Conduit (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente, sur la portion aval (15), un extrados (17) constitué de génératrices sensiblement parallèles à celles de l'intrados (16).
4. Conduit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle (R) formé par les génératrices de l'intrados (16) avec la face de feu (5) est compris entre 10° et 15°.