FR3092614A1 - Intake valve for gasoline engine - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une soupape d’admission (1) de moteur à essence de véhicule automobile, comprenant : - une tige de soupape (11) d’axe longitudinal (L), - une tête de soupape (13) destinée à ouvrir ou à fermer une chambre de combustion (3) du moteur à essence, et- une zone de transition (12) reliant la tige de soupape (11) à la tête de soupape (13). Selon l’invention, la tige de soupape (11) comprend au moins deux portions cylindriques de diamètres différents (110,111, 112), dont une portion cylindrique primaire (110) présentant un premier rayon (R1) supérieur au rayon (R2, R3) de la ou des portion(s) restante(s) (111, 112) de la tige de soupape (11). La zone de transition (12) relie la portion cylindrique primaire (110) à la tête de la soupape (13). Enfin, la zone de transition (12) est sous forme d’un cône tronqué comprenant une grande base (122) située du côté de la tête de la soupape (13) et une petite base (121) située du côté de la portion cylindrique primaire (110).Figure pour l’abrégé : figure 1The invention relates to an intake valve (1) for a gasoline engine of a motor vehicle, comprising: - a valve stem (11) of longitudinal axis (L), - a valve head (13) intended to open or to close a combustion chamber (3) of the gasoline engine, and- a transition zone (12) connecting the valve stem (11) to the valve head (13). According to the invention, the valve stem (11) comprises at least two cylindrical portions of different diameters (110, 111, 112), including a primary cylindrical portion (110) having a first radius (R1) greater than the radius (R2, R3) of the remaining portion (s) (111, 112) of the valve stem (11). The transition zone (12) connects the primary cylindrical portion (110) to the head of the valve (13). Finally, the transition zone (12) is in the form of a truncated cone comprising a large base (122) located on the side of the valve head (13) and a small base (121) located on the side of the cylindrical portion. primary (110) Figure for the abstract: Figure 1
Description
L’invention a trait à une soupape d’admission de moteur à essence. 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 gasoline engine inlet valve. Specifically, the invention relates to an intake valve arranged to improve combustion in the cylinders of the engine.
L’industrie automobile cherche continuellement à améliorer différents aspects du moteur à essence, notamment la réduction des polluants générés par le fonctionnement du moteur en raison des critères de plus en plus stricts des normes de dépollution.The automotive industry is continually seeking to improve various aspects of the gasoline engine, including the reduction of pollutants generated by the operation of the engine due to the increasingly strict criteria of emission standards.
Afin de réduire l’émission des polluants, une des solutions proposées aux moteurs à essence est de réintroduire les gaz d’échappement à l’admission grâce à un système de recirculation des gaz d’échappement, encore appelé EGR pour « Exhaust Gaz Recirculation » en anglais. Les gaz d’échappement réintroduits dans l’admission sont aussi appelés les gaz recirculés.In order to reduce the emission of pollutants, one of the solutions proposed for gasoline engines is to reintroduce the exhaust gases to the intake thanks to an exhaust gas recirculation system, also called EGR for "Exhaust Gas Recirculation". in English. The exhaust gases reintroduced into the intake are also called recirculated gases.
Les nouvelles normes de dépollution contraignent des constructeurs automobiles à introduire de plus en plus de gaz EGR dans la chambre de combustion pour limiter davantage les polluants.The new pollution control standards are forcing car manufacturers to introduce more and more EGR gas into the combustion chamber to further limit pollutants.
Cependant, la réintroduction supplémentaire du gaz d’échappement dans le circuit d’admission diminue beaucoup la vitesse de combustion. En effet, le mélange d’air et de gaz recirculé a une vitesse de propagation moins élevée que 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 additional reintroduction of exhaust gas into the intake circuit greatly decreases the combustion rate. Indeed, the mixture of air and recirculated gas has a slower 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, afin de retrouver une vitesse de combustion assurant une bonne performance du moteur, il est proposé d’introduire une turbulence plus élevée dans la chambre de combustion, c’est-à-dire d’imprimer un plus fort mouvement tourbillonnaire de rotation à l’air introduit dans la chambre de combustion. Le mouvement tourbillonnaire est de type « tumble » et se manifeste par la rotation du flux d’air autour d’un axe perpendiculaire à l’axe du cylindre.Consequently, in order to find a combustion speed ensuring good performance of the engine, it is proposed to introduce a higher turbulence in the combustion chamber, that is to say to print a stronger vortex rotation movement. to the air introduced into the combustion chamber. The vortex movement is of the "tumble" type and is manifested by the rotation of the air flow around an axis perpendicular to the axis of the cylinder.
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 suffisant pour 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 to obtain a satisfactory result.
Un but de la présente invention est d’améliorer la combustion d’un moteur à essence, et en particulier lorsqu’il est équipé d’un système EGR permettant de réduire l’émission des polluants.An object of the present invention is to improve the combustion of a gasoline engine, and in particular when it is equipped with an EGR system making it possible to reduce the emission of pollutants.
Pour cela, un premier aspect de l’invention concerne une soupape d’admission de moteur à essence de véhicule automobile, comprenant une tige de soupape d’axe longitudinal L, une tête de soupape destinée à ouvrir ou à fermer une chambre de combustion du moteur à essence, et une zone de transition reliant la tige de soupape à la tête de soupape.For this, a first aspect of the invention relates to a motor vehicle gasoline engine intake valve, comprising a valve stem of longitudinal axis L, a valve head intended to open or close a combustion chamber of the gasoline engine, and a transition zone connecting the valve stem to the valve head.
Selon l’invention, la tige de soupape comprend au moins deux portions cylindriques de diamètres différents, dont une portion cylindrique primaire présentant un premier rayon R1 supérieur au rayon R2, R3 de la ou des portion(s) restante(s) de la tige de soupape. La zone de transition relie la portion cylindrique primaire à la tête de la soupape. De plus, la zone de transition est sous forme d’un cône tronqué comprenant une grande base située du côté de la tête de la soupape et une petite base située du côté de la portion cylindrique primaire.According to the invention, the valve stem comprises at least two cylindrical portions of different diameters, including a primary cylindrical portion having a first radius R1 greater than the radius R2, R3 of the remaining portion(s) of the stem valve. The transition zone connects the primary cylindrical portion to the valve head. In addition, the transition zone is in the form of a truncated cone comprising a large base located on the side of the valve head and a small base located on the side of the primary cylindrical portion.
La solution proposée permet de résoudre les problèmes précités. En effet, la forme particulière de la tige de soupape et de la zone de transition oriente l’écoulement de l’air venant du conduit d’admission de manière à créer une rotation du flux d’air autour d’un axe perpendiculaire à l’axe de cylindre.The proposed solution makes it possible to solve the aforementioned problems. Indeed, the particular shape of the valve stem and of the transition zone orients the flow of air coming from the intake duct so as to create a rotation of the air flow around an axis perpendicular to the cylinder axis.
Ainsi, un mouvement tourbillonnaire de rotation de type « tumble » 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, a whirling rotational movement of the “tumble” type 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 à essence est équipé d’un système EGR, l’augmentation du mouvement tourbillonnaire de type « tumble » 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 à essence est remontée à une valeur équivalente de celle d’un moteur sans le système EGR. Ainsi, grâce à l’invention, le moteur à essence équipé du système EGR émet moins de polluants, notamment moins d’oxydes d’azote, par rapport à un moteur sans le système EGR, tout en assurant une performance équivalente.In addition, when the gasoline engine is equipped with an EGR system, the increase in the “tumble” type swirling 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 gasoline engine is raised to a value equivalent to that of an engine without the EGR system. Thus, thanks to the invention, the gasoline engine equipped with the EGR system emits less pollutants, in particular less nitrogen oxides, compared to an engine without the EGR system, while ensuring equivalent performance.
Par ailleurs, de manière générale, l’augmentation du mouvement tourbillonnaire dit de « tumble » générée par la soupape selon l’invention accentue la turbulence et accroît ainsi l’énergie cinétique de turbulence (connue sous 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.Moreover, in general, the increase in the swirling movement called "tumble" generated by the valve according to the invention accentuates the turbulence and thus increases the kinetic energy of turbulence (known by the acronym "TKE" for Turbulent Kinetic Energy) in the combustion chamber. This increased turbulent kinetic energy results in the formation of micro-turbulences allowing faster propagation of the air and fuel mixture, which makes it possible to accelerate the rate of combustion and therefore improve engine efficiency. .
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 portion cylindrique primaire et la zone de transition présentent une longueur totale H2, mesurée selon l’axe longitudinal L, de 12,5 mm; dans un exemple de réalisation, le rapport entre la longueur H2 et la longueur totale de la soupape est de ¼ ;
- la portion cylindrique primaire présente une première longueur H1, mesurée selon l’axe longitudinal L, comprise entre 8 mm et 10 mm;
- la portion cylindrique primaire présente un premier rayon R1 compris entre 3 mm et 4 mm;
- la petite base de la zone de transition présente un deuxième rayon R4 compris entre 3,5 mm et 4,5 mm ;
- la zone de transition en forme de cône tronqué est obtenue à partir d’un cône dont le demi-angle au sommet α est compris entre 48° et 54°.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 primary cylindrical portion and the transition zone have a total length H2, measured along the longitudinal axis L, of 12.5 mm; in an exemplary embodiment, the ratio between the length H2 and the total length of the valve is ¼;
- the primary cylindrical portion has a first length H1, measured along the longitudinal axis L, of between 8 mm and 10 mm;
- the primary cylindrical portion has a first radius R1 of between 3 mm and 4 mm;
- the small base of the transition zone has a second radius R4 of between 3.5 mm and 4.5 mm;
- the transition zone in the form of a truncated cone is obtained from a cone whose vertex half-angle α is between 48° and 54°.
L’invention a également pour objet un moteur à essence pour véhicule automobile comprenant une soupape d’admission selon l’invention.The invention also relates to a gasoline engine for a motor vehicle comprising an intake valve according to the invention.
Selon une caractéristique de l’invention, le moteur à essence comprend une chambre de combustion, un conduit d’admission débouchant dans la chambre de combustion via un orifice, et un guide de soupape recevant la tige de soupape. 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 gasoline engine comprises a combustion chamber, an intake duct opening into the combustion chamber via an orifice, and a valve guide receiving the valve stem. 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, la portion cylindrique primaire de la tige de soupape est située en-dessous du guide de soupape lorsque la soupape est en position de fermeture. De cette manière, on évite le cas où la portion cylindrique primaire est en butée contre le guide de soupape avant que la tête de soupape vienne en appui sur un siège de soupape pour fermer la chambre de combustion.According to the previous paragraph, the primary cylindrical portion of the valve stem is located below the valve guide when the valve is in the closed position. In this way, the case is avoided where the primary cylindrical portion is in abutment against the valve guide before the valve head comes to rest on a valve seat to close the combustion chamber.
Enfin, l’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur à essence selon l’invention.Finally, the invention also relates to a motor vehicle comprising a gasoline 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 par exemple sur les figures 1 ou 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 for example in FIGS. 1 or 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 13 présentant une section circulaire. La tige de soupape 11 et la tête de soupape 13 se rejoignent à une zone de transition 12.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 13 having a circular section. Valve stem 11 and valve head 13 meet at a transition zone 12.
La tête de soupape 13 comprend une base 130 dont la section correspond sensiblement à celle d’un orifice débouchant dans une chambre de combustion du moteur.The valve head 13 comprises a base 130 whose section corresponds substantially to that of an orifice opening into a combustion chamber of the engine.
Dans l’exemple illustré, la tige de soupape 11 comprend trois portions cylindriques 110, 111 et 112 présentant des diamètres différents. Dans la suite de la description, les diamètres de ces portions cylindriques sont représentés par les rayons.In the example illustrated, the valve stem 11 comprises three cylindrical portions 110, 111 and 112 having different diameters. In the rest of the description, the diameters of these cylindrical portions are represented by the radii.
Dans l’ordre du bas en haut de la figure 1, la tige de soupape 11 comprend une portion cylindrique primaire 110, une deuxième portion cylindrique 111, et une troisième portion cylindrique 112 présentant respectivement un diamètre R1, R2 et R3 comme illustré sur la figure 1.In order from bottom to top of FIG. 1, the valve stem 11 comprises a primary cylindrical portion 110, a second cylindrical portion 111, and a third cylindrical portion 112 respectively having a diameter R1, R2 and R3 as illustrated in figure 1. figure 1.
Ici, le rayon R2 de la deuxième portion cylindrique 111 est légèrement inférieur au rayon R3 de la troisième portion cylindrique 112 de façon à former une portion cylindrique rétrécie par rapport aux autres portions de la tige de soupape 11. Cette portion rétrécie est usinée pour des raisons de gain de masseHere, the radius R2 of the second cylindrical portion 111 is slightly less than the radius R3 of the third cylindrical portion 112 so as to form a narrowed cylindrical portion with respect to the other portions of the valve stem 11. This narrowed portion is machined for reasons for mass gain
Par ailleurs, selon l’invention et comme dans l’exemple illustré, le premier rayon R1 de la portion cylindrique primaire 110 est supérieur au rayon R2 de la deuxième portion cylindrique 111 ainsi qu’au rayon R3 de la troisième portion cylindrique 112. La forme particulière de ladite portion 110 contribue à accentuer la turbulence dans la chambre de combustion.Furthermore, according to the invention and as in the example illustrated, the first radius R1 of the primary cylindrical portion 110 is greater than the radius R2 of the second cylindrical portion 111 as well as the radius R3 of the third cylindrical portion 112. particular shape of said portion 110 contributes to accentuate the turbulence in the combustion chamber.
La portion cylindrique primaire 110 présente ici une première hauteur H1, mesurée selon l’axe longitudinal L. La première hauteur H1 est par exemple comprise entre 8 mm et 10 mm.The primary cylindrical portion 110 here has a first height H1, measured along the longitudinal axis L. The first height H1 is for example between 8 mm and 10 mm.
La zone de transition 12 s’étend à partir d’une extrémité inférieure de ma portion cylindrique primaire 110 vers la tête de soupape 13. Ici, la zone de transition 12 est sous forme d’un cône tronqué présentant une petite base 121 et une grande base 122. La petite base 121 est située du côté de la portion cylindrique primaire 110 tandis que la grande base 122 est située du côté de la tête de la soupape 13.The transition zone 12 extends from a lower end of my primary cylindrical portion 110 towards the valve head 13. Here, the transition zone 12 is in the form of a truncated cone having a small base 121 and a large base 122. The small base 121 is located on the side of the primary cylindrical portion 110 while the large base 122 is located on the side of the valve head 13.
Selon l’invention et comme dans l’exemple illustré, la petite base 121 de la zone de transition 12 présente un deuxième rayon R4 légèrement supérieur au premier rayon R1 de la portion cylindrique primaire 110. Par exemple, la différence est de l’ordre de 0,5 mm.According to the invention and as in the example illustrated, the small base 121 of the transition zone 12 has a second radius R4 slightly greater than the first radius R1 of the primary cylindrical portion 110. For example, the difference is of the order 0.5mm.
Outre les rayons de la grande base et de la petite base, la zone de transition 12 en forme de cône tronqué est définie par un autre paramètre qui est l’angle α tel qu’illustré à la figure 2.In addition to the radii of the large base and the small base, the transition zone 12 in the shape of a truncated cone is defined by another parameter which is the angle α as illustrated in figure 2.
Ici, l’angle α est l’angle mesuré entre une directrice 124 appartenant à la surface latérale du cône tronqué et un axe J, parallèle à l’axe longitudinal L, et passant par un point B situé sur la périphérie de la petite base 121. Selon une autre définition, l’angle α est le demi-angle au sommet d’un cône à partir duquel est formé le cône tronqué formant la zone de transition 12.Here, the angle α is the angle measured between a directrix 124 belonging to the lateral surface of the truncated cone and an axis J, parallel to the longitudinal axis L, and passing through a point B located on the periphery of the small base 121. According to another definition, the angle α is the half-angle at the apex of a cone from which the truncated cone forming the transition zone 12 is formed.
A titre d’exemple, l’angle α est compris entre 48° et 54°.For example, the angle α is between 48° and 54°.
La forme particulière de la zone de transition 12 contribue à accentuer la turbulence dans la chambre de combustion.The particular shape of the transition zone 12 contributes to accentuating the turbulence in the combustion chamber.
La zone de transition 12 et la portion cylindrique primaire 110 présentent une hauteur totale H2. A titre d’exemple, la hauteur totale H2 est de 12,5 mm.The transition zone 12 and the primary cylindrical portion 110 have a total height H2. For example, the total height H2 is 12.5 mm.
En référence à la figure 4 et à la figure 5, des conduits d’admission 2 débouchent dans une chambre de combustion 3 d’un cylindre via des orifices 20. Une soupape d’admission 1 est logée dans chaque conduit d’admission 2 et coulisse à travers l’orifice correspondant 20 entre une position de fermeture et une position d’ouverture.Referring to Figure 4 and Figure 5, intake ducts 2 open into a combustion chamber 3 of a cylinder via orifices 20. An intake valve 1 is housed in each intake duct 2 and slides through the corresponding orifice 20 between a closed position and an open position.
Dans la position de fermeture de la soupape 1, illustrée à la figure 4, la base 130 de la tête de soupape 13 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. 4, the base 130 of the valve head 13 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.
Un guide de soupape 4 reçoit la tige de soupape 11. Ici, le guide de soupape 4 est venu de matière avec le conduit d’admission 2.A valve guide 4 receives the valve stem 11. Here, the valve guide 4 is integral with the intake duct 2.
Comme observé sur la figure 4, la portion cylindrique primaire 110 reste en-dessous du guide de soupape 4 lorsque la soupape 1 est dans la position de fermeture.As observed in Figure 4, the primary cylindrical portion 110 remains below the valve guide 4 when the valve 1 is in the closed position.
Afin de montrer l’efficacité de la soupape 1 selon l’invention par rapport à une soupape 100 existante, 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 perpendiculaire à 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 an existing valve 100, for each of these valves, the Applicant measured the degree of turbulence generated by the valve considered as a function of its position. The degree of turbulence is related to the torque of the mass of air present in the combustion chamber around the axis perpendicular to 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 de l’état de la technique est illustrée à la figure 5.The prior art valve 100 is shown in Figure 5.
La soupape 1 selon l’invention et la soupape 100 de l’état de la technique présentent la même longueur. La tête de soupape reste la même. La tige des soupapes 1 et 100 comprend les deuxième et troisième portions cylindriques 111 et 112 avec les mêmes valeurs des rayons R2 et R3.The valve 1 according to the invention and the valve 100 of the state of the art have the same length. The valve head remains the same. The stem of the valves 1 and 100 comprises the second and third cylindrical portions 111 and 112 with the same values of the radii R2 and R3.
Toutefois, la tige de soupape de la soupape 100 ne comprend pas la portion cylindrique primaire 110. En outre, la zone de transition 120 de la soupape 100 comprend une paroi latérale à surface courbe.However, the valve stem of valve 100 does not include the primary cylindrical portion 110. Further, the transition zone 120 of valve 100 includes a curved surfaced side wall.
Les mesures ont été réalisées sur la soupape 1 selon l’invention présentant les paramètres suivants :
- la première hauteur H1 de la portion cylindrique primaire 110 est de 9 mm ;
- la hauteur totale H2 de la portion cylindrique primaire 110 et de la zone de transition 12 est de 12,5 mm ;
- l’angle α de la zone de transition 12 est de 54°;
- le premier rayon R1 de la portion cylindrique primaire 110 est de 3,5 mm ; et
- le deuxième rayon R4 de la petite base 121 de la zone de transition 12 est de 4 mm.The measurements were carried out on the valve 1 according to the invention having the following parameters:
- the first height H1 of the primary cylindrical portion 110 is 9 mm;
- the total height H2 of the primary cylindrical portion 110 and of the transition zone 12 is 12.5 mm;
- the angle α of the transition zone 12 is 54°;
- the first radius R1 of the primary cylindrical portion 110 is 3.5 mm; and
- the second radius R4 of the small base 121 of the transition zone 12 is 4 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 comportant 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 un axe horizontal X perpendiculaire à l’axe V du cylindre. Vu les caractéristiques du mouvement tourbillonnaire de type « tumble », seul le couple selon l’axe X du cylindre nous intéresse.The dummy 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 a perpendicular horizontal axis X to the axis V of the cylinder. Given the characteristics of the “tumble” type swirling motion, only the torque along the X axis 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. 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 the outside and the pressure in the dummy cylinder 6. This makes it possible to cause a depression 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 (de type « tumble ») est calculé selon la formule mathématique suivante :
formule 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 X 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).formula in which: ρ is the density of the air introduced into the false cylinder (kg/m 3 ); G is the torque measured along the X axis 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 7. Le degré de turbulence (de type « tumble ») de la soupape 1 est représenté par un trait plein tandis que le degré de turbulence de la soupape 100 est représenté par un trait discontinu.The results obtained are also illustrated in the form of a graph in FIG. 7. The degree of turbulence (“tumble” type) of the valve 1 is represented by a solid line while the degree of turbulence of the valve 100 is represented by a broken line.
Ainsi, on remarque que la soupape 1 selon l’invention fournit un degré de turbulence supérieur à celle de la soupape 100 de l’état de l’art. En moyenne, le degré de turbulence est augmenté de 12 %.Thus, it is noted that the valve 1 according to the invention 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 12%.
Autrement dit, il y a plus de turbulence de type « tumble » dans la culasse comprenant la soupape 1 que dans la culasse comprenant la soupape 100 de l’état de l’art. La soupape 1 selon l’invention contribue donc à augmenter le mouvement tourbillonnaire de type « tumble » dans le cylindre, améliorant ainsi la combustion du moteur.In other words, there is more “tumble” type turbulence in the cylinder head comprising valve 1 than in the cylinder head comprising valve 100 of the state of the art. The valve 1 according to the invention therefore contributes to increasing the “tumble” 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 (9)
- une tige de soupape (11) d’axe longitudinal (L),
- une tête de soupape (13) destinée à ouvrir ou à fermer une chambre de combustion (3) du moteur à essence, et
- une zone de transition (12) reliant la tige de soupape (11) à la tête de soupape (13) ;
ladite soupape (1) étant caractérisée en ce que :
- la tige de soupape (11) comprend au moins deux portions cylindriques de diamètres différents (110, 111, 112), dont une portion cylindrique primaire (110) présentant un premier rayon (R1) supérieur au rayon (R2, R3) de la ou des portion(s) restante(s) (111, 112) de la tige de soupape (11) ;
- la zone de transition (12) relie la portion cylindrique primaire (110) à la tête de la soupape (13) ; et
- la zone de transition (12) est sous forme d’un cône tronqué comprenant une grande base (122) située du côté de la tête de la soupape (13) et une petite base (121) située du côté de la portion cylindrique primaire (110).Motor vehicle gasoline engine inlet valve (1), comprising:
- a valve stem (11) with a longitudinal axis (L),
- a valve head (13) intended to open or close a combustion chamber (3) of the gasoline engine, and
- a transition zone (12) connecting the valve stem (11) to the valve head (13);
said valve (1) being characterized in that:
- the valve stem (11) comprises at least two cylindrical portions of different diameters (110, 111, 112), including a primary cylindrical portion (110) having a first radius (R1) greater than the radius (R2, R3) of the or remaining portion(s) (111, 112) of the valve stem (11);
- the transition zone (12) connects the primary cylindrical portion (110) to the head of the valve (13); and
- the transition zone (12) is in the form of a truncated cone comprising a large base (122) located on the side of the head of the valve (13) and a small base (121) located on the side of the primary cylindrical portion (110).
- le moteur comprend une chambre de combustion (3), un conduit d’admission (2) débouchant dans la chambre de combustion (3) via un orifice (20), et un guide de soupape (4) 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 (13); et
- la portion cylindrique primaire (110) de la tige de soupape (11) est située en-dessous du guide de la soupape (4) lorsque la soupape (1) est en position de fermeture.Motor according to the preceding claim, characterized in that:
- the engine comprises a combustion chamber (3), an intake duct (2) opening into the combustion chamber (3) via an orifice (20), and a valve guide (4) 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 (13); and
- the primary cylindrical portion (110) of the valve stem (11) is located below the valve guide (4) when the valve (1) is in the closed position.
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2019
- 2019-02-07 FR FR1901239A patent/FR3092614B1/en active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR3092614B1 (en) | 2022-08-05 |
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