FR3092613A1 - Diesel engine intake valve - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une soupape d’admission (1) de moteur Diesel de véhicule automobile, comprenant une tige de soupape (11) d’axe longitudinal (L) et une tête de soupape (12) destinée à ouvrir ou à fermer une chambre de combustion du moteur Diesel. Selon l’invention, la soupape comprend un filet hélicoïdal (13) disposé au moins en partie sur la tige de soupapeFigure pour l’abrégé : figure 1The invention relates to an intake valve (1) for a diesel engine of a motor vehicle, comprising a valve stem (11) with a longitudinal axis (L) and a valve head (12) for opening or closing a chamber. diesel engine combustion. According to the invention, the valve comprises a helical thread (13) disposed at least in part on the valve stem Figure for the abstract: Figure 1
Description
L’invention a trait à une soupape d’admission de moteur Diesel. Plus particulièrement, l’invention a trait à une soupape d’admission agencée de manière à améliorer la combustion dans les cylindres du moteur.The invention relates to a Diesel engine inlet valve. More particularly, the invention relates to an intake valve arranged so as to improve combustion in the cylinders of the engine.
L’industrie automobile cherche continuellement à améliorer différents paramètres du moteur Diesel tels que le rendement de combustion, la consommation du carburant et/ou à réduire l’émission des polluants par le moteur en raison de l’évolution de plus en plus stricte des normes de dépollution.The automotive industry is continually seeking to improve various parameters of the diesel engine such as combustion efficiency, fuel consumption and/or to reduce the emission of pollutants by the engine due to the increasingly strict evolution of standards. depollution.
Une des solutions proposées aux moteurs Diesel à injection directe est d’entretenir une turbulence élevée de l’air lors de l’injection du carburant. Pour ce faire, la structure du conduit d’admission est modifiée de manière que l’air introduit dans la chambre de combustion soit imprimé d’un mouvement tourbillonnaire de rotation autour de l’axe principal du cylindre, encore appelé le mouvement de « swirl » en anglais.One of the solutions offered to direct injection diesel engines is to maintain high air turbulence during fuel injection. To do this, the structure of the intake duct is modified so that the air introduced into the combustion chamber is printed with a whirling movement of rotation around the main axis of the cylinder, also called the "swirl" movement. " in English.
Toutefois, les contraintes thermiques et les contraintes liées à la structure du moteur empêchent une modification importante de la géométrie du conduit d’admission, ce qui ne permet pas de provoquer un niveau de turbulence suffisante en vue d’obtenir un résultat satisfaisant.However, the thermal stresses and the stresses related to the structure of the engine prevent a significant modification of the geometry of the intake duct, which does not make it possible to cause a sufficient level of turbulence in order to obtain a satisfactory result.
Par ailleurs, afin de réduire l’émission des polluants produits lors de combustion, notamment des oxydes d’azote « NOx », le moteur Diesel est généralement équipé d’un système de recirculation des gaz d’échappement, encore appelé EGR pour « Exhaust Gaz Recirculation » en anglais.Furthermore, in order to reduce the emission of pollutants produced during combustion, in particular nitrogen oxides "NOx", the diesel engine is generally equipped with an exhaust gas recirculation system, also called EGR for "Exhaust Gas Recirculation” in English.
Cependant, la réintroduction du gaz d’échappement, ou gaz recirculé, dans le circuit d’admission tend à réduire le rendement de combustion. En effet, le mélange d’air et de gaz recirculé a une vitesse de propagation moins élevée que de l’air frais, car la masse volumique du gaz recirculé est différente de celle de l’air frais. Cette réduction de vitesse de propagation du mélange réduit la vitesse de combustion, ce qui risque de retarder la combustion et de réduire ainsi le rendement de combustion.However, the reintroduction of exhaust gas, or recirculated gas, into the intake circuit tends to reduce combustion efficiency. Indeed, the mixture of air and recirculated gas has a lower propagation speed than fresh air, because the density of the recirculated gas is different from that of fresh air. This reduction in the rate of propagation of the mixture reduces the rate of combustion, which risks retarding combustion and thus reducing the combustion efficiency.
Par conséquent, dans le cas des moteurs Diesel équipés d’un système EGR, l’émission des polluants diminue, mais le rendement du moteur n’est pas aussi bon qu’un moteur dépourvu du système EGR.Therefore, in the case of diesel engines equipped with an EGR system, the emission of pollutants decreases, but the engine performance is not as good as an engine without the EGR system.
Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, de proposer une amélioration de la combustion dans le cas d’un moteur Diesel simple, ou de maintenir une bonne combustion dans le cas d’un moteur Diesel équipé d’un système EGR tout en permettant de réduire davantage l’émission des polluants, tels que des oxydes d’azote.An object of the present invention is to respond to the drawbacks of the prior art mentioned above and in particular, to propose an improvement in combustion in the case of a simple diesel engine, or to maintain good combustion in the case of a diesel engine equipped with an EGR system while making it possible to further reduce the emission of pollutants, such as nitrogen oxides.
Pour cela, un premier aspect de l’invention concerne une soupape d’admission de moteur Diesel de véhicule automobile, comprenant une tige de soupape d’axe longitudinal L et une tête de soupape destinée à ouvrir ou à fermer une chambre de combustion du moteur Diesel.For this, a first aspect of the invention relates to a motor vehicle Diesel engine intake valve, comprising a valve stem of longitudinal axis L and a valve head intended to open or close a combustion chamber of the engine Diesel.
Selon l’invention, la soupape comprend un filet hélicoïdal disposé au moins en partie sur la tige de soupape.According to the invention, the valve comprises a helical thread arranged at least partly on the valve stem.
Autrement dit, la soupape comprend un filet hélicoïdal et au moins une partie dudit filet est disposée sur la tige de soupape.In other words, the valve comprises a helical thread and at least a part of said thread is disposed on the valve stem.
La solution proposée permet de résoudre les problèmes précités. En effet, l’air venant du conduit d’admission emprunte le couloir délimité entre deux sommets consécutifs du filet hélicoïdal en descendant dans la chambre de combustion. En d’autres termes, l’air d’admission suit la trajectoire d’un tourbillon formé par le filet hélicoïdal.The proposed solution makes it possible to solve the aforementioned problems. Indeed, the air coming from the intake duct takes the corridor delimited between two consecutive vertices of the helical net while descending into the combustion chamber. In other words, the intake air follows the path of a vortex formed by the helical net.
Ainsi, grâce au filet hélicoïdal, le mouvement tourbillonnaire de rotation de l’air de type « swirl » dans la chambre de combustion est accentué. Par conséquent, le mélange d’air et de carburant est davantage facilité, et donc plus homogène. Une telle amélioration du mélange d’air et de carburant permet de réduire la consommation du carburant ainsi que l’émission des polluants par le moteur.Thus, thanks to the helical net, the swirl-type air rotation movement in the combustion chamber is accentuated. As a result, the mixing of air and fuel is easier, and therefore more homogeneous. Such an improvement in the mixture of air and fuel makes it possible to reduce fuel consumption as well as the emission of pollutants by the engine.
De plus, lorsque le moteur Diesel est équipé d’un système EGR, l’augmentation du mouvement tourbillonnaire permet d’accroître la vitesse du mélange d’air et de carburant dans la chambre de combustion. Par conséquent, la vitesse de combustion du moteur Diesel est remontée à une valeur équivalente de celle d’un moteur Diesel sans le système EGR. Ainsi, grâce à l’invention, le moteur Diesel équipé du système EGR émet moins de polluants, notamment moins d’oxydes d’azote, par rapport à un moteur Diesel sans le système EGR, tout en ayant une performance équivalente.In addition, when the Diesel engine is equipped with an EGR system, the increase in the vortex movement makes it possible to increase the speed of the mixture of air and fuel in the combustion chamber. Consequently, the combustion rate of the diesel engine has risen to a value equivalent to that of a diesel engine without the EGR system. Thus, thanks to the invention, the diesel engine equipped with the EGR system emits fewer pollutants, in particular fewer nitrogen oxides, compared to a diesel engine without the EGR system, while having equivalent performance.
Par ailleurs, l’augmentation du mouvement tourbillonnaire dit de « swirl » générée par la soupape selon l’invention accentue la turbulence et accroît ainsi l’énergie cinétique de turbulence (désignée par l’acronyme « TKE » pour Turbulent Kinetic Energy en anglais) dans la chambre de combustion. Cette énergie cinétique de turbulence augmentée se traduit sous forme de la formation des micro-turbulences permettant une propagation plus rapide du mélange d’air et de carburant, ce qui permet d’accélérer la vitesse de combustion et donc d’améliorer le rendement du moteur.Furthermore, the increase in the swirling movement called “swirl” generated by the valve according to the invention accentuates the turbulence and thus increases the kinetic energy of turbulence (designated by the acronym “TKE” for Turbulent Kinetic Energy in English) in the combustion chamber. This increased turbulence kinetic energy results in the formation of micro-turbulences allowing a faster propagation of the air and fuel mixture, which allows to accelerate the rate of combustion and therefore to improve the efficiency of the engine. .
Afin d’augmenter davantage les effets favorables de la soupape selon l’invention, celle-ci peut optionnellement comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la soupape présente une longueur totale LTmesurée selon l’axe longitudinal L ; le filet hélicoïdal présente une longueur H, mesurée également selon l’axe longitudinal L, le filet hélicoïdal étant agencé de manière que le rapport de H/LTsoit compris entre 1/5 et 1/2; à titre d’exemple, la longueur H est comprise entre 20 mm et 40 mm ;
- le filet hélicoïdal présente une largeur p, mesurée selon un axe transversal T perpendiculaire à l’axe longitudinal L, comprise entre 2,6 mm et 5,8 mm ;
- le filet hélicoïdal présente une épaisseur e comprise entre 0,5 mm et 3 mm ;
- le filet hélicoïdal présente un pas D compris entre 9 mm et 17 mm ;
- le filet hélicoïdal présente un rayon des congés R compris entre 0,1 mm et 0,6 mm ; et
- le filet hélicoïdal est venu de matière avec la tige de soupape (i.e. : il est obtenu par usinage de la tige)
- le filet hélicoïdal est disposé entièrement sur la tige de soupape.In order to further increase the favorable effects of the valve according to the invention, the latter may optionally comprise one or more of the following characteristics:
- The valve has a total length L T measured along the longitudinal axis L; the helical thread has a length H, also measured along the longitudinal axis L, the helical thread being arranged so that the ratio of H/L T is between 1/5 and 1/2; by way of example, the length H is between 20 mm and 40 mm;
- the helical thread has a width p, measured along a transverse axis T perpendicular to the longitudinal axis L, of between 2.6 mm and 5.8 mm;
- the helical net has a thickness e of between 0.5 mm and 3 mm;
- the helical thread has a pitch D of between 9 mm and 17 mm;
- the helical thread has a fillet radius R of between 0.1 mm and 0.6 mm; and
- the helical thread is made in one piece with the valve stem (ie: it is obtained by machining the stem)
- the helical thread is arranged entirely on the valve stem.
L’invention a également pour objet un moteur Diesel injection directe pour véhicule automobile comprenant une soupape d’admission selon l’invention.The invention also relates to a direct injection diesel engine for a motor vehicle comprising an intake valve according to the invention.
Selon une caractéristique de l’invention, le moteur Diesel comprend une chambre de combustion et un conduit d’admission débouchant dans la chambre de combustion via un orifice. La soupape selon l’invention coulisse à travers l’orifice entre une position d’ouverture dans laquelle l’orifice est dégagé et une position de fermeture dans laquelle l’orifice est obturé par la tête de soupape.According to one characteristic of the invention, the diesel engine comprises a combustion chamber and an intake duct opening into the combustion chamber via an orifice. The valve according to the invention slides through the orifice between an open position in which the orifice is unobstructed and a closed position in which the orifice is closed by the valve head.
Selon le paragraphe précédent, le moteur selon l’invention peut optionnellement comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le filet hélicoïdal de la soupape est situé à distance d’une paroi interne du conduit d’admission ; de cette manière, on évite tout frottement entre le filet le conduit d’admission qui risquerait de ralentir le déplacement de la soupape ;
- le moteur comprend en outre un guide de soupape recevant la tige de soupape ; le filet hélicoïdal de la soupape est situé en-dessous du guide de soupape lorsque la soupape est en position de fermeture ; de cette manière, on évite le cas où le filet hélicoïdal est en butée contre le guide de soupape, ce qui empêche la remontée de la soupape vers la position de fermeture ;
- le conduit d’admission est enroulé autour de son axe principal ; le filet hélicoïdal de la soupape présente un sens de rotation qui est identique à celui de l’enroulement du conduit d’admission ; en effet, dans certains modèles du moteur, le conduit d’admission s’enroule autour de son axe principal pour provoquer le mouvement tourbillonnaire de rotation dans la chambre de combustion ; dans ce cas, la rotation du filet hélicoïdal doit être définie dans le même sens que l’enroulement du conduit d’admission pour accentuer l’effet tourbillonnaire ; si la rotation du filet hélicoïdal était dans un sens opposé à celui de l’enroulement du conduit d’admission, le filet ainsi disposé annulerait l’effet tourbillonnaire généré par la géométrie du conduit d’admission.According to the previous paragraph, the engine according to the invention may optionally include one or more of the following characteristics:
- The helical thread of the valve is located at a distance from an internal wall of the intake duct; in this way, any friction between the thread and the inlet duct is avoided, which could slow down the movement of the valve;
- the engine further comprises a valve guide receiving the valve stem; the helical thread of the valve is located below the valve guide when the valve is in the closed position; in this way, the case is avoided where the helical thread is in abutment against the valve guide, which prevents the valve from rising towards the closed position;
- The intake duct is wound around its main axis; the helical thread of the valve has a direction of rotation which is identical to that of the winding of the inlet duct; in fact, in certain models of the engine, the intake duct winds around its main axis to cause the vortex of rotation in the combustion chamber; in this case, the rotation of the helical thread must be defined in the same direction as the winding of the inlet duct to accentuate the vortex effect; if the rotation of the helical thread were in a direction opposite to that of the winding of the intake duct, the thread thus arranged would cancel out the vortex effect generated by the geometry of the intake duct.
Enfin, l’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur Diesel selon l’invention.Finally, the invention also relates to a motor vehicle comprising a diesel engine according to the invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings, in which:
Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques, présents dans plusieurs figures distinctes, sont affectés d’une seule et même référence numérique ou alphanumérique.The structurally and functionally identical elements, present in several distinct figures, are assigned a single and same numerical or alphanumeric reference.
Dans la suite de la description, on adoptera une direction longitudinale représentée par l’axe L et une direction transversale représentée par l’axe T. Ces deux axes sont illustrés sur les figures 1 à 3.In the remainder of the description, a longitudinal direction represented by the axis L and a transverse direction represented by the axis T will be adopted. These two axes are illustrated in FIGS. 1 to 3.
En référence sur la figure 1 et sur la figure 2, une soupape d’admission 1 selon l’invention comprend une tige de soupape 11 d’axe longitudinal L, et une tête de soupape 12 présentant une section circulaire. La tête de soupape 12 comprend une base 120 dont la section correspond sensiblement à celle d’un orifice débouchant dans une chambre de combustion du moteur.Referring to Figure 1 and Figure 2, an intake valve 1 according to the invention comprises a valve stem 11 of longitudinal axis L, and a valve head 12 having a circular section. The valve head 12 comprises a base 120 whose section corresponds substantially to that of an orifice opening into a combustion chamber of the engine.
La tête de soupape 12 se rejoint à une zone de transition 110 de la tige de soupape 11. La zone de transition 110 présente une section circulaire croissant en direction de la tête de soupape.The valve head 12 meets a transition zone 110 of the valve stem 11. The transition zone 110 has an increasing circular section in the direction of the valve head.
Selon l’invention et comme dans l’exemple illustré, la soupape 1 comprend un filet hélicoïdal 13, aussi appelé une hélice 13. Le filet hélicoïdal 13 est disposé sur la tige de soupape 11. Plus précisément, le filet hélicoïdal 13 est positionné à une portion inférieure de la tige de soupape 11, proche de la tête de soupape 12.According to the invention and as in the example illustrated, the valve 1 comprises a helical thread 13, also called a helix 13. The helical thread 13 is arranged on the valve stem 11. More specifically, the helical thread 13 is positioned at a lower portion of the valve stem 11, close to the valve head 12.
Dans l’exemple illustré, le filet 13 s’étend longitudinalement sur la zone de transition 110 et sur une partie 112 de la tige de soupape 11. Ici, la partie 112 de la tige de soupape 11 présente une section rétrécie par rapport à la partie restante de la tige, ladite section rétrécie étant usinée pour permettre un gain de masse.In the example illustrated, the thread 13 extends longitudinally over the transition zone 110 and over a part 112 of the valve stem 11. Here, the part 112 of the valve stem 11 has a narrowed section with respect to the remaining part of the rod, said narrowed section being machined to allow a gain in mass.
Ici, le sens de rotation du filet hélicoïdal 13 est dans le sens des aiguilles d’une montre, ou sens horaire.Here, the direction of rotation of the helical thread 13 is clockwise, or clockwise.
Outre le sens de rotation, le filet hélicoïdal 13 est défini par les paramètres suivants:
- la longueur H mesurée selon l’axe longitudinal L;
- la largeur p mesurée selon l’axe transversal T;
- l’épaisseur e du filet;
- le pas D entre deux sommets consécutifs du filet hélicoïdal 13; et
- le rayon des congés R du filet 13.In addition to the direction of rotation, the helical thread 13 is defined by the following parameters:
- the length H measured along the longitudinal axis L;
- the width p measured along the transverse axis T;
- the thickness e of the fillet;
- the pitch D between two consecutive vertices of the helical thread 13; and
- the fillet radius R of thread 13.
Sur la figure 3, la soupape 1 est installée dans un conduit d’admission 2. Celui-ci débouche dans une chambre de combustion 3 d’un cylindre via un orifice 20. La soupape 1 coulisse à travers cet orifice 20 entre une position de fermeture et une position d’ouverture.In FIG. 3, valve 1 is installed in an intake duct 2. This opens into a combustion chamber 3 of a cylinder via an orifice 20. Valve 1 slides through this orifice 20 between a position of closed and an open position.
Dans la position de fermeture de la soupape 1, illustrée à la figure 3, la base 120 de la tête de soupape 12 est en appui contre une paroi 21 délimitant l’orifice 20 de sorte à obturer complètement l’orifice 20. La paroi 21 est encore appelée siège de soupape.In the closed position of the valve 1, illustrated in FIG. 3, the base 120 of the valve head 12 bears against a wall 21 delimiting the orifice 20 so as to completely close the orifice 20. The wall 21 is also called valve seat.
Dans la position d’ouverture de la soupape 1, celle-ci coulisse vers le bas de sorte qu’une partie de la soupape 1 se trouve dans la chambre de combustion 3. L’orifice 20 est ainsi dégagé et l’air d’admission peut entrer dans le cylindre.In the open position of the valve 1, the latter slides downwards so that part of the valve 1 is in the combustion chamber 3. The orifice 20 is thus cleared and the air from intake can enter the cylinder.
Comme illustré sur la figure 3, la largeur p du filet hélicoïdal 13 est telle que le mouvement tourbillonnaire peut être provoqué et que le filet 13 n’est pas au contact avec la paroi interne 23 du conduit d’admission 2, quelle que soit la position de la soupape 1. La distance entre le filet 13 et le conduit d’admission empêche tout contact entre ces deux éléments, car le contact entre le filet 13 et le conduit risque d’impacter le déplacement de la soupape 1, notamment sa vitesse.As illustrated in Figure 3, the width p of the helical thread 13 is such that the vortex movement can be caused and the thread 13 is not in contact with the internal wall 23 of the intake duct 2, whatever the position of the valve 1. The distance between the thread 13 and the intake duct prevents any contact between these two elements, because the contact between the thread 13 and the duct risks impacting the movement of the valve 1, in particular its speed .
Dans un exemple, la soupape 1 coulisse dans un guide de soupape (non illustré sur les figures). Dans ce cas, il faut s’assurer que le filet 13 reste en-dessous du guide de soupape lorsque la soupape 1 est dans la position de fermeture.In one example, the valve 1 slides in a valve guide (not shown in the figures). In this case, it must be ensured that the thread 13 remains below the valve guide when the valve 1 is in the closed position.
Pour ce faire, le filet hélicoïdal 13 doit être positionné le plus proche possible de la tête de soupape comme décrit précédemment. De plus, le filet 13 doit être suffisamment long pour créer le mouvement tourbillonnaire, mais pas trop pour éviter le contact entre le filet 13 et le guide de soupape.To do this, the helical thread 13 must be positioned as close as possible to the valve head as described previously. Additionally, the thread 13 should be long enough to create the swirling motion, but not so long as to avoid contact between the thread 13 and the valve guide.
Ainsi, le filet 13 ne sera jamais en contact avec le guide de soupape, même lorsque la soupape 1 est dans sa position la plus haute, c’est-à-dire en position de fermeture. Ceci a pour but d’éviter que le filet 13 soit en contact avec le guide de soupape avant que la tête de soupape 12 vienne en appui contre la paroi 21. Si c’est le cas, l’orifice 20 ne sera pas fermé, car le guide de soupape est une butée qui empêche la montée de la soupape 1 pour fermer l’orifice.Thus, the thread 13 will never be in contact with the valve guide, even when the valve 1 is in its highest position, that is to say in the closed position. The purpose of this is to prevent the thread 13 from coming into contact with the valve guide before the valve head 12 comes to rest against the wall 21. If this is the case, the orifice 20 will not be closed, because the valve guide is a stop which prevents the valve 1 from rising to close the orifice.
Dans l’exemple illustré, le conduit d’admission 1 s’enroule dans le sens horaire afin de provoquer un mouvement tourbillonnaire à l’air d’admission. Ici, Le filet 13 présente un sens de rotation également dans le sens horaire. De cette manière, le mouvement tourbillonnaire généré par le filet hélicoïdal 13 s’ajoute à celui généré par la forme du conduit d’admission 2, améliorant ainsi la combustion du moteur.In the example shown, the intake duct 1 winds clockwise to cause a whirlwind movement in the intake air. Here, the net 13 has a direction of rotation also clockwise. In this way, the swirling movement generated by the helical thread 13 is added to that generated by the shape of the intake duct 2, thus improving the combustion of the engine.
Afin de montrer l’efficacité de la soupape 1 selon l’invention par rapport à une soupape 100 dépourvue du filet hélicoïdal, pour chacune de ces soupapes, le Demandeur a mesuré le degré de turbulence généré par la soupape considéré en fonction de sa position. Le degré de turbulence est lié au couple de la masse d’air présent dans la chambre de combustion autour de l’axe du cylindre. La position de la soupape, encore appelée la levée de la soupape, est définie par la distance entre la tête de soupape et le siège 21.In order to show the effectiveness of the valve 1 according to the invention compared to a valve 100 without the helical thread, for each of these valves, the Applicant measured the degree of turbulence generated by the valve considered according to its position. The degree of turbulence is related to the torque of the mass of air present in the combustion chamber around the axis of the cylinder. The position of the valve, also called the valve lift, is defined by the distance between the valve head and the seat 21.
La soupape 100 dépourvue du filet hélicoïdal est illustrée à la figure 4.Valve 100 without the helical thread is shown in Figure 4.
La soupape 1 selon l’invention et la soupape 100 de l’état de la technique ont les mêmes dimensions, hormis le fait que la soupape 1 selon l’invention comprend en plus un filet hélicoïdal 13.The valve 1 according to the invention and the valve 100 of the state of the art have the same dimensions, except that the valve 1 according to the invention additionally comprises a helical thread 13.
Les mesures ont été réalisées sur la soupape 1 selon l’invention comprenant un filet hélicoïdal 13 présentant les paramètres suivants :
- la longueur H du filet est de 30 mm ;
- l’épaisseur e du filet est de 1 mm ;
- la largeur p du filet est de 3,2 mm ;
- le pas D du filet est de 13 mm ; et
- le rayon des congés R du filet est de 0,2 mm.The measurements were carried out on the valve 1 according to the invention comprising a helical thread 13 having the following parameters:
- the length H of the net is 30 mm;
- the thickness e of the net is 1 mm;
- the width p of the net is 3.2 mm;
- the thread pitch D is 13 mm; and
- the fillet radius R of the thread is 0.2 mm.
Les deux soupapes 1 et 100 sont soumises aux mêmes conditions de la méthode de mesure décrite ci-après.The two valves 1 and 100 are subject to the same conditions of the measurement method described below.
Une culasse de test 5 comprenant un faux-cylindre 6 est mise en place. Ladite culasse 5 est représentée sur la figure 5.A test cylinder head 5 comprising a dummy cylinder 6 is put in place. Said cylinder head 5 is shown in Figure 5.
Le faux-cylindre 6 présente la même forme d’un cylindre standard, mais avec une paroi latérale transparente. Un capteur de force 7 est disposé au fond du faux-cylindre pour mesurer le couple de la masse d’air M introduit dans le faux-cylindre 6 selon l’axe V du faux-cylindre (axe vertical) et selon au moins un axe horizontal perpendiculaire à l’axe du cylindre. Vu les caractéristiques du mouvement tourbillonnaire de type « swirl », seul le couple selon l’axe V du cylindre nous intéresse.False cylinder 6 has the same shape of a standard cylinder, but with a transparent side wall. A force sensor 7 is arranged at the bottom of the counter-cylinder to measure the torque of the mass of air M introduced into the counter-cylinder 6 along the axis V of the counter-cylinder (vertical axis) and along at least one axis horizontal perpendicular to the axis of the cylinder. Given the characteristics of the “swirl” type vortex movement, only the torque along the axis V of the cylinder is of interest to us.
Pour faire rentrer de l’air dans la chambre de combustion du faux-cylindre 6, un compresseur 9 communique avec ladite chambre via un orifice réalisé dans le fond du faux-cylindre. Le compresseur 9 permet de faire baisser la pression à l’intérieur du faux-cylindre de manière qu’il y ait une différence entre la pression de l’extérieur et la pression dans le faux-cylindre 6, par exemple de l’ordre de 50 mBar. Ceci permet d’entraîner une dépression qui aspire de l’air de l’extérieur dans le faux-cylindre 6.To bring air into the combustion chamber of the dummy cylinder 6, a compressor 9 communicates with said chamber via an orifice made in the bottom of the dummy cylinder. The compressor 9 makes it possible to lower the pressure inside the dummy cylinder so that there is a difference between the pressure from outside and the pressure in the dummy cylinder 6, for example of the order of 50mBar. This creates a negative pressure which draws air from outside into the dummy cylinder 6.
L’air aspiré emprunte le chemin du conduit d’admission et il entre dans le faux-cylindre par l’orifice d’admission 20. La soupape 1 ou la soupape 100 est montée dans le moteur de façon à pouvoir coulisser à travers l’orifice d’admission.The air sucked in takes the path of the intake duct and enters the dummy cylinder through the intake port 20. The valve 1 or the valve 100 is mounted in the engine so as to be able to slide through the inlet port.
Ainsi, afin de mesurer le couple de la masse d’air M à chaque levée de la soupape 1 ou 100, les étapes suivantes sont réalisées :
- on règle tout d’abord la soupape 1 ou 100 à la position voulue ;
- puis, au moyen du compresseur 9, on crée la dépression pour aspirer de l’air dans le faux cylindre ;
- on mesure ensuite la valeur du couple intéressé.Thus, in order to measure the torque of the mass of air M at each lift of the valve 1 or 100, the following steps are carried out:
- the valve 1 or 100 is first adjusted to the desired position;
- Then, by means of the compressor 9, the vacuum is created to suck air into the dummy cylinder;
- the value of the couple concerned is then measured.
A noter que le conduit d’admission de la culasse 5 est agencé de manière à provoquer un mouvement tourbillonnaire de l’air dans le faux-cylindre 6. Il y a donc la turbulence aussi bien dans la culasse avec la soupape 100 de l’état de l’art que dans la culasse avec la soupape 1 de l’invention. Toutefois, le degré de turbulence dans ces deux cas est différent.It should be noted that the intake duct of the cylinder head 5 is arranged in such a way as to cause a whirling movement of the air in the dummy cylinder 6. There is therefore turbulence both in the cylinder head with the valve 100 of the state of the art than in the cylinder head with the valve 1 of the invention. However, the degree of turbulence in these two cases is different.
La valeur du couple mesuré sert ensuite de calculer le degré de turbulence de la masse d’air dans le faux-cylindre.The measured torque value is then used to calculate the degree of turbulence of the air mass in the dummy cylinder.
Le degré de turbulence est calculé selon la formule mathématique suivante :
équation dans laquelle ρ est la masse volumique de l’air introduit dans le faux-cylindre (kg/m3) ; G est le couple mesuré selon l’axe V du cylindre (Nm) ; C est la course du moteur (m) ; et Qm est le débit massique de l’air introduit dans le faux-cylindre (kg/s).equation in which ρ is the density of the air introduced into the false cylinder (kg/m 3 ); G is the torque measured along the axis V of the cylinder (Nm); C is the motor stroke (m); and Qm is the mass flow rate of the air introduced into the dummy cylinder (kg/s).
Le débit massique est obtenu dans un débitmètre 8 installé en amont du compresseur 9.The mass flow is obtained in a flow meter 8 installed upstream of the compressor 9.
Les résultats obtenus à partir de ces mesures sont exposés dans le tableau suivant :The results obtained from these measurements are shown in the following table:
Les résultats obtenus sont également illustrés sous forme d’un graphique sur la figure 5. Le degré de turbulence de la soupape 1 est représenté par un trait plein tandis que la valeur de turbulence de la soupape 100 est représentée par un trait discontinu.The results obtained are also illustrated in the form of a graph in Figure 5. The degree of turbulence of the valve 1 is represented by a solid line while the value of turbulence of the valve 100 is represented by a broken line.
Ainsi, on remarque que la soupape 1 selon l’invention, dans la plupart des cas, fournit un degré de turbulence supérieure à celle de la soupape 100 de l’état de l’art. En moyenne, le degré de turbulence est augmenté de 8 %.Thus, it is noted that the valve 1 according to the invention, in most cases, provides a higher degree of turbulence than that of the valve 100 of the state of the art. On average, the degree of turbulence is increased by 8%.
Autrement dit, il y a plus de turbulence de type « swirl » dans la culasse comprenant la soupape 1 que dans la culasse comprenant la soupape 100 dépourvue du filet hélicoïdal. La soupape 1 selon l’invention contribue donc à augmenter le mouvement tourbillonnaire de type « swirl » dans le cylindre, améliorant ainsi la combustion du moteur.In other words, there is more turbulence of the “swirl” type in the cylinder head comprising the valve 1 than in the cylinder head comprising the valve 100 without the helical thread. The valve 1 according to the invention therefore contributes to increasing the “swirl” type vortex movement in the cylinder, thus improving the combustion of the engine.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention.It will be understood that various modifications and/or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention.
Claims (11)
ladite soupape (1) étant caractérisée en ce qu’elle comprend un filet hélicoïdal (13) disposé au moins en partie sur la tige de soupape.Motor vehicle diesel engine inlet valve (1), comprising a valve stem (11) of longitudinal axis (L) and a valve head (12) intended to open or close a combustion chamber of the diesel engine ,
said valve (1) being characterized in that it comprises a helical thread (13) arranged at least partly on the valve stem.
- le moteur comprend une chambre de combustion (3) et un conduit d’admission (2) débouchant dans la chambre de combustion via un orifice (20) ;
- la soupape (1) coulisse à travers l’orifice (20) entre une position d’ouverture dans laquelle l’orifice (20) est dégagé et une position de fermeture dans laquelle l’orifice (20) est obturé par la tête de soupape (12); et
- le filet hélicoïdal (13) de la soupape est situé à distance d’une paroi interne (23) du conduit d’admission (2).Motor according to the preceding claim, characterized in that:
- the engine comprises a combustion chamber (3) and an intake duct (2) opening into the combustion chamber via an orifice (20);
- the valve (1) slides through the orifice (20) between an open position in which the orifice (20) is unobstructed and a closed position in which the orifice (20) is closed by the valve head valve (12); and
- the helical thread (13) of the valve is located at a distance from an internal wall (23) of the inlet duct (2).
- le moteur comprend une chambre de combustion (3), un conduit d’admission (2) débouchant dans la chambre de combustion (3) via un orifice, et un guide de soupape recevant la tige de soupape (11) ;
- la soupape (1) coulisse à travers l’orifice (20) entre une position d’ouverture dans laquelle l’orifice (20) est dégagé et une position de fermeture dans laquelle l’orifice (20) est obturé par la tête de soupape (12); et
- le filet hélicoïdal (13) de la soupape (1) est situé en-dessous du guide de soupape lorsque la soupape (1) est en position de fermeture.Motor according to Claim 7 or according to Claim 8, characterized in that:
- the engine comprises a combustion chamber (3), an intake duct (2) opening into the combustion chamber (3) via an orifice, and a valve guide receiving the valve stem (11);
- the valve (1) slides through the orifice (20) between an open position in which the orifice (20) is unobstructed and a closed position in which the orifice (20) is closed by the valve head valve (12); and
- the helical thread (13) of the valve (1) is located below the valve guide when the valve (1) is in the closed position.
- le moteur comprend une chambre de combustion (3), un conduit d’admission (2) débouchant dans la chambre de combustion (3) via un orifice (20) ;
- la soupape (1) coulisse à travers l’orifice (20) entre une position d’ouverture dans laquelle l’orifice (20) est dégagé et une position de fermeture dans laquelle l’orifice (20) est obturé par la tête de soupape (12) ;
- le conduit d’admission (2) est enroulé autour de son axe principal ; et
- le filet hélicoïdal (13) de la soupape (1) présente un sens de rotation qui est identique à celui de l’enroulement du conduit d’admission.Motor according to one of Claims 7 to 9, characterized in that:
- the engine comprises a combustion chamber (3), an intake duct (2) opening into the combustion chamber (3) via an orifice (20);
- the valve (1) slides through the orifice (20) between an open position in which the orifice (20) is unobstructed and a closed position in which the orifice (20) is closed by the valve head valve (12);
- the inlet duct (2) is wound around its main axis; and
- the helical thread (13) of the valve (1) has a direction of rotation which is identical to that of the winding of the inlet duct.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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