Brevet FR2029065A1 — publié le 19701016

L'invention concerne un moteur à combustion interne du type comportant deux soupapes d'admission par cylindre, disposées principalement l'une derrière l'autre dans la direction d'écoulement, reliées à une tubulure d'admission commune dirigée transversalement par rapport à l'axe du cylindre, ces soupapes d'admission comportant, montée au-dessus de chaque siège de soupape, une plaque de recouvrement réduisant unilatéralement la section de la tubulure et destinée à créer un tourbillonnement de m8me sens par rapport à l'axe du oy- lindre pour l'air pénétrant dans le cylindre par les soupapes d'admission. Il est difficile, -dans la réalisation de moteurs à combustion interne de ce type, de satisfaire, d'une part,à l'exigence d'une forme d'écoulement aussi favorable que possible pour les tubulures d'admission et,d'autre part,de créer,au niveau de la soupape, des conditions d'écoulement permettant d'obtenir les mouvements de rotation souhaités, déterminants pour le déroulement de la combustion, pour l'air de combustion dans chaque cylindre. Une difficulté parti- culière est due au volume diaponible qui est particulièrement étroit pour des moteurs à combustion interne à plusieurs soupapes, de sorte qu'il faut souvent recourir à des solutions de compromis nécessaire- ment liées à des pertes de rendement et de puissance. On connaît un moteur à combustion interne du type décrit ci-dessus dans lequel la tubulure d'admission passe pratiquement au centre, par dessus la soupape d'admission rencontrée la première dans la direction d'écoulement, et va jusqu'à la soupape d'admission arrière. Dans ce cas, on a prévu une tubulure courte déviée vers le bas,vers la soupape la plus proche.Ce montage présente des inconvénients pour ltécoulement,car l'air de combustion passant par la tubulure d'admission et allant vers les--soupapes est dévié selon une courbure relativement importante, de sorte que, du fait du rapport défavorable entre la largeur de la tubulure et son rayon on est en présence de pertes de charge relativement importantes à ces endroRtsO De plus, il est difficile, dans un tel mode de réalisation des tubu lures d'admission, d'obtenir,dans la tubulure descendant vers la sou pape,pratiquement les mimes conditions d'écoulement que pour l'autre. Ce dispositif connu constitue ainsi un exemple typi- que d'une solution de compromis dans laqueLle on obtient un mouvement de rotation réglé avant la soupape d'admission grâce au montage d'une plaque de recouvrement, pour l'air pénétrant dans le cylindra mais,en ce qui concerne la forme défavorable de la tubulure d'admission,on accepte des pertes de charge. De telles formes de tubulures s'uti lisent,en général, lorsqu'il n'y a qu'une faible distance entre la soupape d'admission rencontrée la première dans la direction d'écou- lement et le boulon de tte de cylindre voisin. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs connus et de créer un moteur à combustion interne dans lequel il règne des conditions d'écoulement optimales sur tout le chemin parcourupar l'air de combustion, depuis l'aspiation dans la tubulure d'admission jusqu'à la sortie de cet air dans le cylindre. A cet effet, la présente invention concerne un moteur à comb-ustion interne caractérisé en ce que la tubulure d'admia- sion est subdivisée,au niveau des soupapes,en deux canaux partiels avec au moins des sections de passage sensiblement de même dimen- sions au point de subdivision, la tubulure partielle allant vers la soupape d'admission la plus écartée, passant latéralement à; l'extérieur et au voisinage de la soupape d'admission la plus proche, les plaques de recouvrement étant appliquées au voisinage de8 sièges de soupape et,de préférence,chaque -fois symétriquement, par un plan passant par chaque axe de soupape respectif et-perpendiculaire respectivement à un plan passant par chaque -axe de soupape et l'axe du cylindre.Grâce à cette réalisation,on-obtientdes conditions d'écoulement nettes et identiques,dans une très large mesure, pour les deux tubulures partielles, comme on les obtiendrait dans des tubulures d'admission séparées totalement -par une paroi intermédiai- re, et dans lesquelles on réduit considérablement la surface de paroi superficielle déterminant les pertes de charges, gracie à la suppression de la paroi intermédiaire dans la première partie de la tubulure d'admission. La réalisation selon 1'invention permet, de plus,le choix de rayons de courbure favorables pour les deux tubulures aux tielles,de sorte que l'on évite les déviations brutales de l'air dans la tubulure d'admission qui occupe essentiellement und position transversale par rapport à l'axe du cylindre, pour aller vers les soupapes. En ce qui concerne la création d'une dilatation @@ glée de l'air pénétrant dans le cylindre,le mode de réalisation sal@ l'invention offre des conditions favorables,car,dans les tubulures partielles, au niveau de la plaque de recouvrement, on a des conditions d'éóulement réglées et, avant tout,pratiquement identiques. Grâce au montage de plaques de recouvrement dans le voisinage direct des sièges de soupape (ce qui est connu dans une tubulure d'admission d'une variante de construction), on évite qu'après le passage de l'étranglement constitué par les plaques de recouvrement, on arrive à un remplissage de 19ensemble de la section de-la conduite avec de l'air s'écoulant bien, De cette façonS on permet d'augmenter l'effet de la plaque de recouvrement qui était destinée à obtenir un écoulement unilatéral de l'intervalle de soupape0 Cet effet se remarque particulièrement dans le cas de soulèvements de soupape réduits ou moyens dans lesquels la section .de l'intervalle de soupape est encore plus faible que la section de passage restant libre au niveau de la plaque de recouvrement.Par le montage d'une plaque de recouvrement plus écartée des sièges de soupape, comme cela est par exemple le cas dans une réalisation du type indiqué ci-dessus, il peut se créer des états d'écoulement très instables qui entraient que,dans le cas de différences de forme des tubulures et dès plaques de recouvrement, comprises dans les tolérances réalisables, on arrive à des différences considérables dans les tourbillonnements, dans les divers cylindres du moteur à combustion interne. En ce qui concerne la position de la plaque de recouvrement par rapport à un plan contenant leaxe de soupape et l'axe de cylindre,il s'est avéré que le montage préférentiel selon l'invention entrains une efficacité optimale du tourbillonnement. La composante perpendiculaire par rapport à l'axe du cylindre et constituant la résultante de la vitesse d'écoulement ,est dirigoedans ce cas, au moins pratiquement, perpendiculairement au plan passant par l'axe de soupape et l'axe de cylindre et l'air qui pénètre dans le cylindre acquiert,pour une valeur déterminée de cette composante de vitesse, le tourbillonnement le plus grand par rapport à l'axe du cylindre. Dans le cas de la tubulure dVad-mission mentionnée en premier lieu, les plaques de recouvrement sont tournées légèrement vers l'extérieur,par rapport à cette position préférentielle, d'un petit angle pour éoeir.ter l'écoulement de la paroi du cylindre, pour créer un écoulement turbulent global, Il s'est toutefois avéré que cette mesure est beaucoup moins significative que l'amélioration de l'efficacité de la turbulence que l'on peut obtenir grâce au posi tioenement indiqué de la plaque de recouvrement. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'in- vention, l'arête intérieure de la plaque de recouvrement, en saillie dans la section de la tubulure partielles est coudée, de préférence en arc-de cercle dont le centre est excentré par rapport à l'axe de la soupape. On obtient ainsi mode dans le cas d'étranglements relativement faibles de la section transversale, la déviation souhaitée de l'air de combustion dans le sens d'un écoulement unilatéral de l'intervalle de soupape0 il .est également avantageux, selon une autre-carac- téristique de l'invention, que les plaques de-recouvrement soient réalisées sous forme de garniture annulaire et soient montées avec le siège rapporté dans une rainure cylindrique réalisée dans le fond de la tête de cylindre. Ce mode de réalisation présente ltavantage,d'une partspar rapport aux plaques de recouvrement coulées, de simplifier la réalisation du noyau de fonderie et offrent, d'autre part, la possibilité de permettre de rapporter à une même tête de cylindre, au. choix, diverses plaques de recouvrement de-forme et de dimensions variables. De cette façon, les moteurs à combustion interne existants peuvent également être munis ultérieurement d'un dispositif selon l'invention, dans la mesure ou la forme de la tubulure d'admission correspond aux conditions de l'invention. L'invention sera décrite ci après à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans les dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transversale, partielle de la tête de cylindre d'un moteur à combustion interne selon l'invention. - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 10 - la figure 7 est une représentation des lignes de niveau de la tubulure d'admission du moteur à combustion interne selon la figure i Les dessins se limitent au domaine d'un moteur à combustion interne, nécessaire pour l'invention. La tête de cylindre 1, représentée uniquement partiellement, d'un moteur à combustion interne refroidi à eau selon les figures 1 & 2, comporte deux soupapes d'admission par cylindre, Dans les dessinsson a uniquement représenté les perçages 2 pour le guidage des soupapes9 ainsi que les sièges rapportés30 Dans la paroi extérieure 4 de la tête- de cylindre 1 on a prévu, disposes de façon rdgulière autour de l'axe 5 du cylindre, des perçages G pour les boulons de fixation non représentées de la tête de cylindre.Un perçage central 7 décalé, traversant la tête de cylindre 1, sert, suivant le type de construction du moteur à combustion interne, à recevoir une buse d'injection ou une bougie (non représentées). La particularité du moteur à combustion interne selon l'invention réside dans la réalisation particulière de l'ensem- ble des tubulures d'admission pour 17alimentation des deux soupapes d'admission par cylindre0 A cet effet, il est prévu, chaque foisçune tubulure d'admission 8 commune dirigée,principalement, transversalement par rapport à l'axe 5 du cylindre et destinée aux deux soupape pes d'admission, Cette tubulure se subdivise en deux tubulures partielles 9 et 10 au voisinage des soupapes. Ces tubulures partielles présentent au moins niveau du point de subdivision portant la référence 11 dans la figure 2, des sections de passage ayant sensiblement la même dimension.Le canal partiel 10 allant vers la sou- pape d'admission la plus éloignée dans la direction d'écoulement, passe ainsi latéralement à l'extérieur de larsoupape d'admission la plus proche et la paroi limite extérieure 12 passe juste à côté du perçage 6 du boulon de fixation de cylindre situé le plus proche de la première soupape Comme cela est indiqué dans la figure 2 par des lignes en tirets et comme cela ressort de façon explicite de la re- présentation par ligne de niveau dans la figure 3, les deux tubulures partielles 9 & 10 passent d'une position horiz-ontale avec une courbure croissante, en descendant vers les soupapes tout en évitant des transitions rapides de sections ou des coudes de sorte qu'il n'en résulte que des pertes de charge très faibles. A la sortie des tubulures partielles 9 & 10 il est prévu dans le fond de chaque t8te de cylindre 13, chaque fois,une cavité cylindrique 14 dans laquelle est adapte une plaque de recouvrement 15 en forme d'une garniture annu- laire et dans laquelle se trouve également le siège rapporté 3.Dans le mode de réalisation représenté, l'arête intérieure 16 de la pla- que de recouvrement en saillie dans la section de la tubulure peul tielle 9 ou 10 est coudée et cela en forme aUarc de cercle e dont le centrè est excentré par rapport à l'axe 17 ou 17' de la soupape d'ad mission correspondante. La plaque de recouvrement 15 est montée symétriquement par rapport à un plan 18! 180 passant par l'axe de la soupape 17, 17' et normal à un plan 19, 19' passant par S'axe 17' d7 contenant l'axe du cylindre 5. Les plaques de recouvrement 15 ont pour but de forese une sortie unilatérale de lair arrivant par les tubulures partielles 9 & 10 hors de l'intervalle des soupapes. Le vecteur résultant de la vitesse de sortie présente de ce fait une direction qui est au moins voisine de la perpendiculaire à la projection du plan 19, 19' pissant par @ l'axe de soupape 17, 178 et l'axe de cylindre 5. De cette façon, on transmet à l'air pénétrant dans le cylindre, pour une valeur donnée de la vitesse de sortie résultante, une rotation aussi grande que possible autour de leaxe du cylindre. Comme cela ressort de la figure 2, les plaques de recouvrement 15 sont rapportées un peu au-dessus des sièces rappor tés 3. Du fait de l'écartement des plaques de protection 15 et des sièges rappostés,on conserve l'effet de déviation de ces plaques dans toute sa mesure, avant tout, mAmé pour@des courses de soupapes petites ou moyennes pour lesquels la section d'intervalle de soupapes est enoore.plus faible que la section de passage restant libre au niveau de la plaque de recouvrement.Pour les grands écarte entre les plaques de recouvrement et les soupapes correspondantes, l'air passant l'étranglement remplit toute la section du segment de tubulure suivante jusqu'au siège de soupape,de-sorte que l'air sort pratiquement sur toute la périphérie de l'intervalle de soupape et l'effet de déviation de la plaque de recouvrement n'existe plus. Le cheminement précis de la.tubulure d'admission 8 et des deux tubulures partielles 9 et 10 ressort de la-représentation par courbe de niveau selon la figure 3 les lettres a - n,-se rapportant aux diverses lighes de coupe, correspondent aux plans de coupe représentés dans la figure 2. On remarque qu'il s'agit, pour les deux tubulures partielles 9 & 10,de deux tubulures séparees, bien définies,qui sont réalisees uniquement sur un segment de la tubulure d'admission 8 avec des sections adjacentes,c'est-à-dire sans paroi intermédiaire . Toutefois, on a supprimé la paroi inter- médiaire continue qui serait située au niveau de la ligne moyenne 20 dans la tubulure d'admission 8,afin de ne pas augmenter la surfa ce superficielle de paroi qui joue sur les pertes de charge. Grâce à la forme particulière des tubulures, on obtient, dans les deux tubulures partielles 9 & 10 et sans prévoir de paroi intermédiaive -?Re correspondance très grande entre les conditions de fonetionne- ment. La présente invention ne se limite pa pas au au mode de réalisation tel que représenté et décrit0 il est possible de prévoir divers modes de réalisation en fonction de chaque eas précis, pour les plaques de recouvrement0 Celles-ci peuvent être réalisées sous forme de prolongements coulés avec les tubulures elles-mêmes ou, par exemple,sous forme de prolongements des sièges rapportés. De la même manière i en ce qui concerne la forme de l'arête intérieure efficace des plaques de recouvrement, il n'existe aucune limitation particulière, Bien entendus leinvention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir dDautres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 / Moteur à combustion interne, du type comportant deux soupapes d'admission par cylindre disposées principalement l'une derrière l'autre dans la direction d'écoulement, reliées à une tubulure d'admission commune dirigée transversalement par rapport à l'axe du cylindre, ces soupapes d'admission comportant,montée au-dessus de chaque siège de soupape, une plaque de recouvrement réduisant unilatéralement la section de la tubulure et destinée à créer un tourbillonnement de même sens,par rapport à l'axe du cylindre, pour l'air pénétrant dans le cylindre par les soupapes d'admission, moteur caractérisé en ce que la tubulure d'admission est subdivisée au niveau des soupapes en deux tubulures partielles, avec au moins des sections de passage sensiblement de mêmes dimensions au point de subdivision, la tubulure partielle allant vers la soupape d'admission la plus écartée passant latéralement à l'extérieur et au voisinage de la soupape d'admission la plus proche, les plaques de recouvrement étant appliquées au voisinage des sièges de soupape et, de préférencePchaque fois,symétriquement,par un plan passant par chaque axe de soupape respectif et perpendiculaire respectivement à un plan passant par chaque axe de soupape et l'axe du cylindre. 20/ Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que larte intérieure de la plaque de recouvrement, en saillie dans la section de la tubulure partielle, est coudée, de préférence en arc de cercle dont le centre est excentré par rapport à l'axe de la soupape. 30/ Moteur à combustion interne selon les revendications 1 ou 2 prises isolément caractérisée en ce que la plaque de recouvrement est réalisée sous forme de garniture annulaire et est montée avec le siège rapporté dans le fond de la tête de cylindre.