Brevet FR2235288A1 — publié le 19750124

La présente invention concerne le domaine de la construction des moteurs et notamment les tuyauteries d'admission des moteurs polycylindriques à combustion interne. la qualité du système d'admission du moteur, dont la tuyauterie d'admission fait partie, est déterminée par la valeur du coefficient du remplissage des cylindres dela portion d'air ainsi que par la valeur du travail mécanique que le moteur à combustion interne dépense pour réaliser les cycles d'admission. Plus le système d'admission est parfait plus la quantité d'air admise dans les cylindres est grande, les dépenses du travail étant moindres. La caractéristique assez importante du système d'admission est une égale répartition de l'air entre les cylindres du moteur à combustion interne. Les tuyauteries d'admission connues des moteurs polycylindriques à combustion interne comportentune partie commune de tuyauterie et les branches amenant les portions d'air aux fentes des soupapes des cylindres ménagées sous de différents angles par rapport à l'axe de la partie commune de la tuyauterie. On connaît par exemple une tuyauterie d'admission comportant une partie commune et deux branches. La partie commune, dont la section du passage efficace de l'air est supérieure à celle des branches, est allongée en vue d'assurer la surpression de résonance et courbée en forme de la lettre U pour les raisons de l'agencement du moteur à combustion interne tandis que les branches sont d'une longueur et d'une forme différentes. Les branches les plus voisines du commencement de la tuyauterie suivant le courant d'air sont disposées sous l'angle droit par rapport à l'axe de la partie commune de la tuyauterie d'admission. L'une des branches est le prolongement convergent de la partie commune de la tuyauterie d'admission. Les parties d'entrées des branches sont formées par l'intersection des surfaces cylindriques des branches et de la partie commune de la tuyauterie d'admission. L'analyse de la conception de la tuyauterie d'admission fait apparaître que les plans des sections d'entrée des branches forment avec l'axe de la partie commune de la tuyauterie d'admission de petits angles (voisins du zéro) dans la zone d'où l'air est aspiré dans les branches. La tuyauterie d'admission sert à amener l'air depuis la tubulure de l'épurateur d'air,soit du récepteur d'air aux fentes des soupapes des cylindres du moteur à combustion interne par l'intermédiaire des canaux intérieurs de la partie commune en U et des branches, L'air est véhiculé grâce à la différence positive de pression entre le commencement de la tuyauterie dOadmission et l'enceinte du canal de la culasse près de la fente de h soupape du moteur à combustion interne qui est créée par 1 'effet de pompage des pistons des cylindres se déplaçant pendant le temps d'admission. Les variations de la pression près des fentes contribuent à la formation des variations de résonance des pressions de la nature acoustique dans tout le volume de la tubulure d'admission ; il en résulte la surpression de résonance des cylindres. L'effet complet de la surpression est le résultat du déplacement de la portion d'air arrivant au cylindre sous l'action des forces créées par oscillations de résonance des pressions et les forces d'inertie des masses d'air se trouvant dans l'enceinte de la tuyauterie d'admission. Le plus grand effet de surpression peut étre obtenu lorsqu'on obtient l'utilisation maximale de ses composantes. L'analyse du fonctionnement des tuyauteries d'admission connues fait apparaître que le sens des forces de l'inertie du courant d'air dans la partie commune de la tuyauterie ne coencide pas avec le sens de l'écoulement dans les branches les plus voisines du commencement de la tuyau terie d'admission. C1 Il est bien évident que l'on ne peut, en ce cas, disposer dans une grande mesure de la composante de l'inertie de la surpression. Il convient de noter que selon l'ordre d'allumage (par exemple, 1-3-4-2 dans le moteur à quatre cylindres) l'effet de résonance dans le troisième et le deuxième cylindre sera utilisé incomplètement ; il s'ensuit que la composante de l'inertie du courant d'air dans le premier et le quatrième cylindre du moteur à la fin du temps d'admission dans lesdits cylindres est déduite de la valeur susmentionnée. Comme il ressort de la pratique de l'emploi de telles tuyauteries d'admission, le cylindre raccordé à la dernière branche qui est le prolongement de la partie commune de la tuyauterie d'admission est toujours rempli d'air plus fortement que les autres.cylindres du moteur à combustion interne. L'élimination dudit phénomène, sans diminution artificielle du remplissage de ce cylindre, ne peut pas être obtenue par l'égalisation des longueurs des branches. On a recours à cette méthode en pratique quoique sa réalisation soit assez difficile et la conception devienne plus compliquée. L'analyse réalisée ci-dessus permet de faire apparaître que les conceptions actuelles des tuyauteries d'admission n'assurent pas une égale répartition de l'air entre les cylindres du moteur polycylindrique à combustion interne, car on y utilise d'une manière insuffisante l'énergie des effets de l'inertie et de la résonance dans le système d'admission des moteurs. De ce fait, le coefficient de remplissage de la plupart des moteurs ne dépasse pas 0,82, cette valeur variant de 3 à 8 % selon les cylindres. Ledit inconvénient des tuyauteries d'admission conduit à la surcharge de certain cylindre du moteur3 à l'élévation des températures du cycle de travail3 à la réduction de l'économie ainsi que de la fiabilité du fonctionnement et de la longévité du moteur à combustion interne. On se propose de mettre au point la tuyauterie d'admission pour le moteur polycylindrique qui assurerait un remplissage plus élevé d'air de tous les cylindres, la répartition de l'air entre les cylindres étant plus égale grâce à l'utilisation plus complète de l'effet de l'inertie et de la résonance dans tous les cylindres, dans toute la tuyauterie et ses branches ainsi que la réduction des résistances d'entrée dans chaque branche. Le problème posé est résolu par le fait que dans la tuyauterie d'admission du moteur polycylindrique à combustion interne comportant une partie commune pour tous les cylindres, qui se ramifie en branches servant à amener la portion d'air aux fentes des soupapes des cylindres, selon l'invention, la partie initiale des branches est formée par une cloison longitudinale au moins, prévue à l'intérieur de la tuyauterie, l'axe de chaque branche étant approximativement équidistant, relativement à l'axe de la cloison sur la longueur à partir de son commencement, qui n'est pas inférieure à la moitié de la plus petite dimension transversale de la section de passage de la partie commune de la tuyauterie dans la zone en amont de ladite ramification. La tuyauterie d'admission, réalisée selon l'invention, permet de diviser le courant de la portion d'air à un endroit prédéterminé, les pertes aérodynamiques étant moindres, en assurant la coordination de ses vitesses en amont de l'entrée de la branche et en aval de ladite entrée à l'aide de cloison, ainsi que d'élever dans tous les cylindres l'effet de l'utilisation de la surpression par l'inertie grâce à la disposition des orifices d'entrée des branches dans la zone de l'action des forces de l'inertie du courant général dans la tuyauterie et des courants dans les branches. La disposition des axes des parties initiales des branches, selon laquelle l'axe de la partie initiale de la branche est de préférence équidistant relativement au vecteur de la vitesse du courant dans la partie commune de la tuyauterie d'admission, assure l'identité des rapports des actions d'éjection-iníection entrant dans la partie commune de la tuyauterie d'admission des branches raccordées aux différents cylindres, soit aux groupes de cylindrés. L'éjection de l'air des branches est pratiquement supprimée. En utilisant les cloisons de longueurs suffisantes, il est possible de supprimer complètement la répartition irrégulière de l'air entre les cylindres du moteur à combustion interne en cas d'utilisation des branches à volumes et à longueurs égaux des canalisations d'air. La conception de la tuyauterie d'admission permet de réaliser aisément tant un nombre requis de branches le long de la tuyauterie ainsi que de la diviser simultanément en nombre arbitraire de branches disposées dans de différents plans. Gi-après, l'invention est expliquée par la description d'un exemple de sa réalisation avec les références aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente la tuyauterie d'admission, conformément à l'invention, avec coupe partielle - la figure 2 représente la vue de la tuyauterie d'admission suivant la flèche A sur la figure 2, avec coupe partielle -- la figure 3 représente la coupe de la tuyauterie d'admission suivant la ligne III-III sur la figure 1, avec arrachement partiel. La tuyauterie d'admission est constituée par une partie commune I (figures 1-,2) et les branches 2 et 3. Une extrémité meula partie commune I de la tuyauterie est raccordée à la tuyauterie d'évacuation 4 de l'épurateur d'air soit du récepteur d'air. La seconde extrémité comporte une cloison 5 munie d'une arête de division 6 et d'orifices d'entrée 7 et 8 (figure 3) des branches 2 et 3 équidistantes sur la longueur L, comme il ressort de la figure 2 par rapport à l'axe des cloisons 5 et à l'axe de la partie commune I de la tuyauterie. La longueur des parties équidistantes est égale ou supérieure à la moitié de la plus petite dimension géométrique D (figure I) de la section transversale de la-partie commune I de la tuyauterie dans la zone en amont fl desdites branche 2 et 3, c'est-à-dire L) .A-l'aide de brides, ou d'un autre moyen, les branches 2 et 3 sont reliées à la culasse 9 du moteur à combustion interne de manière que la partie initiale de la canalisation de la culasse serve de prolongement des branches 2 ou 3. Il est alors possible de relier une branche à un cylindre ou à un groupe de cylindres. La cloison 5 peut être disposée coaxialement, comme il ressort du dessin, ou être déplacée par rapport à l'axe de la partie commune I de la tuyauterie (n'est pas représentée) et comporte l'arête d'entrée 6, dont le profil est réalisé conformément à la nature du courant d'air sur la partie de la division tant symétriquement qu'asymétriquement par rapport à l'axe de la cloison 5. La tuyauterie d'admission fonctionne de la manière suivante Sous l'action de pompage du piston, l'air est véhiculé de l'extérieur dans le cylindre pendant le temps d'admission du moteur à combustion interne. Ayant traversé l'épurateur d'air, soit un autre récepteur d'air, la tubulure 4, l'air parvient dans la partie commune I de la tuyauterie d'admission. Ensuite, l'air arrive aux branches 2 et 3 et parvient aux canalisations de la culasse 9. Conformément à l'ordre d'allumage du moteur, l'air est amené aux cylindres périodiquement à travers les branches 2 et 3. En ce cas, à tout moment, l'air se déplace à travers las branches 2 et 3 soit avec une vitesse accélérée soit ralentie ; de ce fait, d'un côté de la cloison 5 apparaît la phased'écoulement accélérée du courant tandis que de l'autre coté la phase de l'écoulement est ralentie.La masse d'air s'écoulant à travers la partie commune I de la tuyauterie contribue par son énergie cinétique à l'élévation de la pression dans les branches 2 et 3 tant pendant les phases initiales que finales du remplissage d'air des cylindres du moteur à combustion interne. Grâce à la conservation de la vitesse et du sens du courant en amont de 1 'orifice 7 et 8 (figure 3) à gauche et à droite de la cloison 5 (figure 2) suivant une longueur importante L des branches 2 et 3, on a réduit au minimum les pertes de charge dans le courant lors de la rencontre du courant avec l'arête 6 et de la division du courant. I1 est bien évident que lors de la division du courant les pertes dues au frottement de ses parties se déplaçant aux différentes vitesses sont utilisées avantageusement pour le refoulement de l'air par l'injection dans les branches 2 et 3 où le courant se déplace plus lentement grâce à l'énergie du courant se déplaçant à une vitesse plus grande à travers la branche voisine 3 ou 2 respectivement. Le phénomène envisagé est efficace en cas du déplacement du courant sous l'action des forces de l'inertie engendrées à la suite des variations de résonance des pressions dans le volume de la tuyauterie d'admission du moteur à combustion interne. Lorsque les longueurs de la partie commune I et des branches 2 et 3 sont choisies correctement, les effets des surpressions engendrées par la résonance et l'inertie s'additionneront avec un décalage optimal de la phase assurant le remplissage régulier et élevé d'air des cylindres. REVENDICATION Tuyauterie d'admission de moteur polycylindrique à combustion interne comportant une partie commune à tous les cylindres et se ramifiant en branches servant à amener une portion d'air aux fentes des soupapes des cylindres, caractérisée par le fait que la partie initiale des branches est formée par une cloison longitudinale, au moins, ménagée à l'intérieur de la tuyauterie, l'axe de chaque branche étant approximativement équidistant par rapport à l'axe de la cloison, sur la longueur à partir de son commencement, qui n'est pas inférieure à la moitié de la plus petite dimension transversale de la section de passage de la partie commune de la tuyauterie dans la zone en amont de cette ramification.