Brevet FR2037270A1 — publié le 19701231

L'invention concerne un canal ae soupape d'admission générateur de tourbillons pour un moteur thermique, avec un premier tronçon de canal partant d'une ouverture d'éntrée, auquel se raccorde, dans la ztne de la soupape, un deu- xième tronçon de canal incliné par rapport au siège de soupape, enroulé en spirale autour de l'axe de la soupape, et qui, au point de rencontre avec le premier tronçon de canal, forme une saillie en forme de languette. De telles formes de canal sont employées pour communiquer à l'air de combustion entrant dans le cylindre un tourbillon qui assure une amélioration de la formation du mélange et par conséquent de l'allure de la combustion. Dans les exécutions connues de tels canaux de soupape d'admission, l'air de combustion passant sur la saillie en forme de languette est dévié avec une forte courbure dans le tronçon de canal en spirale, de sorte qu'il se produit un écoulement tournant, opposé au mouvement de tourbillon voulu, de cette partie d'air de combustion. De ce fait, le rendement de la production de tourbillon est à peine réduit. le but de la présente invention est alors de perfectionner un canal de soupape d'admission de la construction mentionnée en partant du fait qu'avec des rapports de section égaux d'ailleurs et une résistance à la circulation restant sans changement on obtient une augmentation notable de la vitesse de tourbillonnement. Dans ce but, il est prévu suivant l'invention que la paroi du tronçon de canal spirale présente, au moins dans la zone de la saillie en forme de languette, une surface usinée qui coupe à arête vive la paroi du premier tronçon de canal le long de la saillie en forme de languette.De ce fait on évite la déviation indésirable de l'air de combustion dans la zone de la saillie en forme -de languette et il est assuré que tout lecourant d'air entrant dans le canal en spirale. conserve une rotation régulière autour de ltaxe de la soupape. Il stest révélé que, par cette seule mesure, on peut obtenir une augmentation de la vitesse de tourbillonnement d'environ 10 ffi par rapport à l'exécution non usinée du même canal de soupape d'admission. Une augmentation correspondante de la puissance et du rendement du moteur thermique est la conséquence immédiate de cette configuration du canal. Mais de plus l'invention offre aus si la possibilité avec une construction fondamentale en principe identique du canal de la soupape d'admissionde produire, suivant le genre du moteur thermique, des intensités de tourbillonement différentes. De cette façon9 la même forme de canal peut tre employée par exemple pour des moteurs d'aspiration et de chargement (ces derniers nécessitent un tourbillonnement assez faible). Il en est ainsi également pour des moteurs de même alésage et de courses différentes. Dans les moteurs à courte course, la constitution du canal de la soupape conformément à l'invention, est recommandée pour obtenir un tourbillonnement assez élevé. Dans tous les cas, on peut travailler avec un seul et meme modèle de noyau et de plus le stockage est simplifié. Suivant une forme préférée de l'invention la surface usinée se dirige vers l'enveloppe d'un cône concentrique à ltaxe de la soupape9 rouvrant vers le siège de soupape. Cette exécution se distingue par un usinage très simple de la surface mentionnée auquel on peut procéder d'une façon avantageuse dans un seul et m8me montage en mgme temps que l'usinage des surfaces d'appui pour les segments de soupape. 'angle dtouverture du c8n* se règle de plus sur l'allure de ltintersection des deux sections de canal dans la zbne de la saillie en forme de languette. Enfin, suivant l'invention, la surface conique usinée avec un arrondi peut se convertir en l'alésage de sortie cylindrique ,concentrique à l'axe de la soupape9 du tron çon de canal en spirale. Par la transition progressive des sections de canal dans la zone immédiate de la soupape sont créées des conditions d'écoulement favorables et avec de faibles pertes de charge. Ltinvention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente une coupe passant- par l'aspe de la soupape, d'un canal de soupape d'admission suivant l'invention. les figures 2 et 9 représentent chacune une coupe correspondante à la ligne II-II dans la figure 1 d'exécution connues de canal de soupape dtadmission. la figure 4 représente une coupe analogue du canal de soupape d'admission conforme à l'invention suivant la figure 1, les pièces identiques des trois formes d'exé cution étant munies des mêmes repères. Le canal de soupape d'admission i se divise en un premier tronçon de canal 2 partant de l'ouverture d'admission 4, légèrement courbé, s'écartant latéralement par rapport à l'axe 5 de la soupapeS auquel se raccorde un deuxième tron çon de canal 3, enroulé en spirale autour de l'axe 5 de la soupape, incliné par rapport au siège de soupape 6. La soupape d'admission représentée à Itétat ouvert est désignée par 7. Les parois 8 et 9 des tronçons de canal 2 et 3 forment à leur point de rencontre une saillie-10 en forme de languette dont la forme détermine dans une grande mesure les conditions d'écoulément dans le tronçon de canal en spirale 3. Un écoulement en tourbillon tournant à gauche dans se sens de la flèche il dans la figure 1 est souhaitable. Dans le canal de soúpape d'admis- sion connu suivant la figure 2, la paroi 8 du premier -tronçon de canal 2 dans la zône de la saillie 10 en forme de languette avec un arrondi de rayon de~courbure relativement grand se convertit en la partie adjacente de la paroi 9 du tronçon de canal en spirale 3. Cette forme de section de saillie 10 et très -d-éfavbrable au point de vue de la technique d'écoulement, car elle conduit à une forte déviation de l'air de combustion passant au-voisinage de la paroi, dans le sens de la flèche dessinée 12. Tandis que la plus grande partie de l'air de combustion entre dans le sens de la flèche 13 dans le tronçon de cantal 3 et y reçoit un tourbillon tournant - gauche par rapport à blase 5 de la soupape, par les couches d'air fortement déviées s'écoulant directement au-dessus de la saillie 10, il se produit un contre courant tournant à droite. le rendement de la production de tourbillon est donc reiativement faible. Dans l'exécution connut du canal de soupape d'admission suivant la figure 3 il faut c-onstater une certaine amélioration de l'écoulement en tourbillons dans laquelle la saillie 10 en forme de languette possède le plus petit rayon d'arrondi pouvant être fabriqué suivant-les me'thodes4ecoulée usuelles et les parties de parois voisines 8 et 9 du canal de sont pape forment entre elles un angle aigü. La déviation de lécoule- ment d'air près de la paroi, correspondant à la fleche 12 est donc moins brusque que dans la forme de canal connue suivant la figure 2.Cependant il reste un certain écoulement en tourbillon opposé qui porte atteinte au rendement de la production de tourbillon. Pour obtenir un rendement optimum de la production de tourbillon il est prévu suivant l'invention un usinage spécial du canal de soupape d'admission. Dans ce but, la paroi 9 du tronçon de canal en spirale 3 présente dans la zone de la saillie 10 en forme de languette une surface usinée 14 qui coupe à arête vive la paro-i 8 du tronçon de canal le long de la saillie 10. le bord de la coupe est désigné par 15-..aomme indiqué dans la figure 1 par la ligne en traits mixtes 16., la surface usi- née 14 est dirigée vers l'enveloppe d'un cone-ou d'un tronc dé cô- ne concentrique à l'axe 5 de la soupape, s'ouvrant vers. le siège de soupape 6.La ligne en trait mixte 17 dans la figure 1 indique 1' usinage usuel, jusqu'ici, de la section de l'orifice du tronçon de canal en spirale 3. Par la constitution à arête vive de la saillie 10 en-forme de languette on obtient également un écoulement pratiquement rectiligne des couches d'air voisines des parois, du premier tronçon de canal 2 dans la partie en spirale 3 du canal de la soupape. Tout-l'air de combustion reçoit ainsi un tourbillonnement tournant à gauche par rapport à l'axe -5 de la soupape. POur éviter les pertes d'écoulement dans. la zone de la section d'orifice du canal de soupape 1, la surface cônique usinée 14 avec un arrondi se convertit en l'alésage de sortie cylindrique également usiné, concentrique à l'axe 5 de la soupape, du tronçon de canal en spirale 3. Par la constitution conforme à l'invention du canal de soupape d'admission 1, il se produit une augmentation de la vitesse de tourbillonnement d'environ 10 % par rapport aux formes de canal non usinées usuelles jusqu'ici sans que la résistance à la circulation augmente. Par le degré d'usinage de la paroi 9 du canal dans la zone de la saillie en forme de languette 1Q on peut obtenir des intensités de tourbillonnement de différentes grandeurs avec une seule et même forme de canal. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés,, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de 1 t invention. R E V E N D I C A 2 I 0 N S 10) Canal de soupape d'admission produisant un tourbillon pour un moteur thermique comportant un premier tronçon de canal partant d'une ouverture d'admission auquel se raccorde dans la zOne de la soupape, un deuxième tronçon de ca nal en pente par rapport au siège de soupape, enroulé en spirale autour de l'axe de la soupape, qui, au point de rencontre avec le premier tronçon-de canal, forme une saillie en forme de languette, canal de soupape caractérisé en ce que la paroi du tronçon de canal en spirale présente, au moins dans la zone de la saillie en forme de languette, une surface usinée qui coupe à arête vive la paroi du premier tronçon de canal le long de la saillie en forme de languette. 2Q) Canal de soupape d'admission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface ussi née se dirige vers l'enveloppe drun cone concentrique à l'aspe de la soupape, s'ouvrant vers le siège de soupape. 30) Canal de soupape d'admission suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface cynique usinée avec un arrondi se convertit en l'alésage de sortie cylindrique, concentrique à l'axe de la soupape, du tronçon de canal en spirale.