Brevet FR2450950A1 — publié le 19801003

La présente invention concerne un canal ou conduit d'admission pour des moteurs à combustion interne, plus particulièrement pour des moteurs Diesel, du type à injection directe du carburant et à mouvement de rotation de l'air de combustion dans le cylindre, constitué par un canal et une chambre ou chapelle de soupape s'y raccordant et qui, d'une ouverture d'entrée située dans une paroi latérale de la culasse, s'étend vers un siège de soupape excentré situé dans le fond de la culasse, sensiblement le long d'une médiatrice de la droite de liaison entre l'axe de la soupape d'admission et l'axe de la soupape d'évacuation, canal d'admission dans lequel il est prévu, en amont du siège de soupape, la chambre ou chapelle de soupape constituée d'une portion voisine du siège de soupape et présentant une-sy- métrie de rotation par rapport à l'axe de la soupape d'admission, et d'une zone d'entrée se raccordant au canal, ladite portion à symétrie de rotation de la chambre de soupap formant, si on regarde en direction de la soupape d'admission, le contour intérieur du siège de soupape et le canal suivant la ligne médiane du profil qui, si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission, s'approche, en particulier de la paroi latérale, d'abord de la médiatrice pour se poursuivre suivant un arc en direction de la périphérie du cylindre. Un tel canal ou conduit d'admission, déjà décrit dans le brevet délivré en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 1 291 945, est conformé de telle manière que le tourbillonnement est obtenu essentiellement selon le principe de l'alimentation tangentielle. Le problème qui est à la base dans ce canal d'admission cornu, réside dans le fait qu'en fonction des imprécisions inévitables dans la fabrication, les écarts entre les valeurs du tourbillonnement sont considérables, ce qui a pour cor séquence des formations différentes du mélange, avec tous les inconvénients qui en résultent. L'invention a pour objet de conformer un canal ou conduit d'admission du type rappelé ci-dessus, de telle manière que l'on puisse obtenir un mouvement de rotation ou de tourbillonnement de l'air de combustion, lors de la course d'admission dans le cylindre d'un moteur Diesel, permettant, du point de vue de la pression effective moyenne, de la consommation en carburant et du point de vue des gaz d'échappement, un mélange optimal du combustible à injecter avec l'air de combustion. Dans un canal ou conduit d'admission du type rappelé en tête du présent mémoire, ce résultat est obtenu, selon l'invention, par la-combinaison des moyens suivants a) la zone d'entrée est constituée par une première portion d'entrée et par une seconde portion d'entrée se raccordant à la première, lesdites deux portions se raccordant au canal; b) le contour extérieur de la première portion d'entrée s'étend,si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission, en dehors de la portion à symétrie de rotation; et plus particulièrement du côté extérieur voisin de la périphérie du cylindre à une plus grande distance de ce côté comparée à la distance du côté intérieur voisin de l'axe du cylindre; c) les voies d'écoulement délimitées par les côtés extérieur et intérieur de la première portion d'entrée s'étendent, si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission,en partant du canal, de part et d'autre de la portion à symétrie de rotation et se rejoignent suivant un évasement qui se situe à peu près en face de l'embouchure du canal dans la chambre de soupape et qui représente la partie de la première portion d'entrée qui déborde radialement le plus la portion à symétrie de rotation. d) à la première portion d'entrée se raccorde, dans une zone plus proche de la face frontale du bossage de guidage de la soupape que du siège de soupape, la seconde portion d'entrée qui, en partant du canal et dirigée d'abord vers la périphérie du cylindre, contourne le bossage de guidage de la soupape et rejoint la face intérieure de la premiere portion dtentrée. e) la limitation de la seconde portion d'en triée, qui est éloignée du siège de soupape,se présente sous forme hélicoidale partant de la partie supérieure du canal et s'abaissant en direction du siège de sou-pape, vers un emplacement voisin de la médiatrice et auquel se rejoignent lesdites portions d'entrée entre elles et au canal, f) une coupe de la première portion d'entrée, perpendiculaire à la ligne médiane du profil et réalisée au niveau de passage du canal à ladite première portion d'entrée, possède une surface dont l'étendue en direction de l'axe de la soupape d'admission est moindre que celle en direction perpendiculaire à la précédente, g) une coupe perpendiculaire à la ligne médiane du profil et réalisée au passage entre le canal et la seconde portion d'entrée possède une surface dont l'étendue en direction de l'axe de la soupape d'admission est plus grande que celle en direction perpendiculaire à la précédente, h) une première tangente à la ligne médiane du profil et située dans le plan de coupe pris au passage entre le canal et la première portion d'entrée coupe, si l'on regarde dans la direction de l'axe de la soupape d'admission, la ligne de liaison prolongée au delà de l'axe-de la soupape d'admission en un point plus proche de l'axe de la soupape d'admission que de la périphérie du cylindre, une seconde tangente à la ligne médiane du profil et située dans le plan de coupe réalisé au passage entre le canal et la seconde portion entrée, coupe, si on regarde en direction de 1 axe de la soupape d'admission, la droite de liaison prolongée au delà dudit axe de soupape en un point plus proche de la périphérie du cylindre que dudit axe j) le canal s'étend, si on regarde dans la direction perpendiculaire à L'axe de soupape d'admission et à la médiatrice, avec inclinaison vers le fond de la culasse, selon une courbe plate, une troisième tangente à la ligne médiane du profil et située dans le plan de coupe réalisé au passage entre le canal et la seconde portion d'entrée, fait un angle a( d'environ 100 avec un plan perpendiculaire à l'axe de la soupape d'admission et pointe sur un point qui se situe dans le voisinage du plan de la face frontale du bossage de guidage de la soupape. Ce qui est essentiel, c'est que par les caractéristiques sus-énoncées, on constitue un canal en forme de spirale permettant d'obtenir des rapports de tourbillonnement élevés (nD/n) (nid = nombre de tours du tourbillonnement; n = nombre de tours du moteur) de 3,2 à 3,6. Indépendamment des différences qui sont dues à la fabrication, les écarts entre ces valeurs du tourbillonnement ne sont que faibles, ce qui est très important pour une fabrication en série sans perturbations. Les rapports favorables du tourbillonnement conduisent, avec un injecteur correspondant,-à une très bonne formation du mélange qui a pour résultat une pression effective moyenne de 7,5 à 8 bar pour une valeur des gaz d'échappement d'environ 3 unités Bosch.Pour la formation de la spirale les di rections des tangentes telles qu'indiquées dans les points (h) et (i) ci-dessus, l'évasement de la chambre ou chapelle de soupape selon les points (b) et (c) et l'allure plate du canal selon le point (j) ci-dessus sont particulièrement importants. Des essais ont montré que-pour des vitesses élevées des pistons,pour lesquelles la consommation spécifique en carburant est normalement élevée, on obtient une consommation spécifique en carburant de 230 g/kWh qui est une valeur de consommation faible pour des véhicules à moteur Diésel à vitesse des pistons de 10 m/s. Le canal ou conduit d'admission conforme à l'invention peut être logé dans des culasses des cylindres individueAs pour moteur Diésel à disposition en ligne ou en série des cylindres et à faible distance entre cylindre ainsi qu'avec des voies de milieu de refroidissement qui sont suffisantes pour un refroidissement efficace. Les valeurs des débits de l'air pour le canal d'admission conforme à l'invention sont très avantageuses avec 92 à 93% pour des vitesses moyennes des pistons de 6 à 8 m/s, c'est-à-dire dans une plage dans laquelle les moteurs Diesel pour véhicules fournissent leur couple maximum. Une amélioration supplémentaire des conditions du tourbillonnement est obtenue dans un canal d'admission qui est caractérisée par le fait que la surface de la coupe transversale, perpendiculaire à la ligne médiane du profil et réalisée au passage du canal à la seconde partie d'entrée est légèrement plus grande que la surface de la coupe perpendiculaire à ladite ligne médiane et réalisée au passage du canal à la première portion d'entrée. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une coupe, le long de-la ligne I-I de la figure 2, d'un canal ou conduit d'admission conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe de ce canal le long de la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une élévation latérale du corps du canal d'admission vue en direction de la flèche III de la figure 4. La figure 4 est une vue élévation du corps du canal d'admission vue en direction de la flèche VI de la figure 3. La figure 5 est une coupe du canal d'admission le long de la ligne V-V de la figure 2. La figure 6 est une coupe du corps du canal d'admission le long de la ligne VI-VI des figures 3 et 4. La figure 7 est une coupe du corps du canal d'admission le long de la ligne VII-VII des figures 2, 3 et 4. Le canal ou conduit d'admission représenté dans le dessin est constitué par un canal 1 et par une chambre ou chapelle de soupape 2. Le canal 1 s'étend à partir d'une ouverture d'entrée 3 prévue dans une paroi latérale 4 de la culasse 5 d'un moteur Diesel, et représentée partiellement et schématiquement. La chambre de soupape 2 mène ensuite à un siège de soupape 9 d'une soupape d'admission 10, siège de soupape qui est prévu dans le fond de la culasse 6, en position excentrée par rapport à l'axe du cylindre 7 d'un cylindre 8. Le canal d'admission réalisé sous la forme de ce que l'on désigne habituellement par "canal à tourbillonnement" s'étend, comme cela est visible dans les figures 2 et 4, sensiblement le long d'une méQia- trice 11 d'une ligne de liaison 12 entre l'axe de la soupape d'admission 13 et l'axe de la soupape d'évacuation 14 d'une soupape d'évacuation 15 indiquée schématiquement dans la figure 2. Cette allure du canal correspond à la réalisation habituelle pour des moteurs Diesel à cylindre en ligne et à deux soupapes par cylindre. La chambre à soupape 2 qui est disposée en amont du siège de soupape 9 est constituée par une portion 16 voisine du siège de soupape 9 et présentant une symétrie de rotation par rapport à l'axe de la soupape d'admission 16, et par une première portion d'entrée 17 ainsi que par une seconde portion d'entrée 18. Les deux portions d'entrée 17, 18 se raccordent au canal 1, la première portion d'entrée 17 se raccordant à la portion16 à symétrie de rotation, alors que la seconde portion d'entrée 18 se raccorde à la première portion d'entrée 17. La portion 16 à symétrie de rotation forme, si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission 13, le contour intérieur du siège de soupape 9. Le contour extérieur de la première portion d'entrée 17 s'étend, si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape-d'admission 13, en dehors de la portion 16 à symétrie de rotation de la chambre de soupape 2, et, plus particulièrement, sa distance à ladite portion 16 est plus grande du côté extérieur 20 voisin de la périphérie 19 du cylindre que du côté intérieur 21 du contour extérieur de ladite première portion d'entrée 17, voisin de l'axe de cylindre 7. Les voies d'écoulement limitées par le côté extérieur 20 et le côté intérieur 21 de la première portion d'entrée 17 s'étendent, si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission 13, en.partant du canal 1, de part et d'autre de la portion 16 à symétrie de rotation et se rejoignent en un faible évasement 22 qui se situe sensiblement en face de l'embouchure du canal 1 dans la chambre de soupape 2. Cet évasement représente un emplacement de la première portion d'entrée 17 qui déborde le plus vers l'extérieur la portion 16 à symétrie de rotation. A la première portion denturée 17 se raccorde, dans une zone qui est plus proche de la face frontale 23 d'un bossage 24 de guidage de soupape que du siège de soupape 9, une seconde portion d'entrée 18 qui, en partant du canal 1, est d'abord dirigée vers la périphérie 19 du cylindre 8 et stétend jusqu'au côté intérieur 21 de la première portion d'entrée 17. La limitation 25 de la seconde portion d'entrée 18, qui est la plus éloignée du siège de soupap-e 9, s'étend spus une forme hélicoidale de la portion supérieure 26 du canal 1, qui s'y raccorde, vers le bas,en direction du siège de soupape et vers un emplacement 27 dans lequel les deux portions d'entrée 17 et 18 convergent entre elles et avec le canal 1. Le canal 1 suit une ligne médiane 28 du profil, laquelle ligne, si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission 13, part de la paroi latérale 4, se rapproche d'abord de la médiatrice 11 et fait ensuite un arc en direction de la périphérie 19 du cylindre 8. Une coupe VII-VII de la première portion d'entrée 17, réalisée perpendiculairement à la ligne médiane du profil 28, au niveau du début de ladite portion 17, c'est-à-dire au passage entre la portion associée 29 du canal et ladite portion d'entrée 17, possède une surface dont l'étendue en direction de l'axe de la soupape d'admission 13 est inférieure à l'étendue suivant une direction perpendiculaire à la précédente, comme cela est visible en figure 7. Une coupe VI-VI de la seconde portion d'entrée, réalisée perpendiculairement à la ligne médiane du profil 28, au niveau du début de ladite seconde portion d'entrée 18, c'est-à-dire à la fin de la portion associée 30 du canal, possède une surface transversale dont l'étendue, en direction de l'axe de la soupape d'admission 13,est supérieure à l'étendue suivant une direction perpendiculaire à la précédente, ainsi que cela ressort de la figure 6. Dans l'exemple d'exécution représenté, la surface de la section transversale selon la figure 6 est supérieure à la surface de la section transversale selon la figure 7. Une première tangente 31 contactant la ligne médiane du profil 28 au début de la première portion d'entrée 17, et située dans le plan de coupe selon la figure 7, coupe, si l'on regarde dans la direction de l'axe de la soupape d'admission 13, le prolongement, au delà de l'axe de la soupape d'admission 13, de la ligne de liaison 12, en un point 32 qui est plus proche de l'axe 13 de la soupape d'admission que de la périphérie 19 du cylindre 8. Une seconde tangente 33 à la ligne médiane du profil 28 et qui est située dans le plan de coupe selon la figure 6, coupe, Si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission 13, le prolongement, au delà de l'axe de la soupape d'admission 13, de la droite de liaison 12, en un point 34 qui est plus proche de la périphérie 19 du cylindre 8 que de l'axe 13 de la soupape d'admission. Le canal 1 s'étend, si l'on regarde perpendiculairement à-l'axe de la soupape d'admission 13 et à la médiatrice 11, en direction du fond 6 de la culasse, en s'inclinant suivant un arc plat, une troisième tangente 35 à la ligne médiane du profil 28 et située dans le plan de coupe selon la figure 6 est di rigée, en faisant un angle g d'environ 100 par rapport à un plan 36 qui est perpendiculaLre à l'axe de la soupape d'admission 13, vers un point 37 qui se situe dans le voisinage du plan de la face frontale 23 du bossage de-guidage de soupape 24. Par "arc plat" on entend, dans le cadre de ce qui précède, un arc d'un rayon Supérieur à 200 mm et qui, à la limite peut également être une ligne droite.L'angle t a une tolérance de + 50. Dans ce qui précède, la ligne médiane du profil 28 est le lieu géométrique des centres de tous les cercles inscrits dans le canal et qui se situent dans des plans qui sont perpendiculaires à l'axe 13 de la soupape d'admission et qui se situent aux emplacements les plus larges du canal 1. La section de la ligne médiane du profil 28 dans laquelle se situent les tangentes 33 et 35, passe par le centre de gravité 38 de la surfacede coupe selon la figure 6. La section de la droite médiane du profil 28 dans laquelle se situe la tangente 31, passe par le centre de gravité 39 de la surface de coupe selon la figure 7. Le canal ou conduit d'admission décrit cidessus coopère avec une cavité de combustion 41 prévue dans le piston 40, concentriquement à l'axe du cylindre 7 ou légèrement décalé par rapport à ce dernier et présentant la forme d'un corps de révolution; dans cette cavité sont dirigés plusieurs jets de combustible, de préférence quatre jets, légèrement inclinés obliquement et vers le bas, lesdits jets émergeant d'un injecteur disposé dans le fond 6 de la culasse, concentriquement ou légèrement excentré par rapport à ladite cavité 41 ou à l'axe 7 du cylindre, et frappant les parois latérales de la cavité de combustion 41. Le diamètre de cette dernière est notablement plus petit que le diamètre du cylindre 8. Le piston 40 vivent se situer très près du fond 6 de la culasse, lorsqu'il assume sa position qui correspond au point mort supérieur. REVENDICATIONS 1. Canal conduit d'admission pour moteurs à combustion interne, plus particulièrement pour des moteurs Diesel, du type à injection directe du carburant et à mouvement de rotation de l'air de combustion dans le cylindre, constitué par un canal et une chambre ou chapelle de soupape s'y raccordant et qui à partird'une ouverture d'entrée située dans une paroi latérale de la culasse s'étend vers un siège de soupape excentré situé dans le fond de la culasse, sensiblement le long d'une médiatrice de la droite de liaison entre l'axe de la soupape d'admission et l'axe d'une soupape d'évacuation, canal d'admission dans lequel il est prévu, en amont du siège de soupape, la chambre de soupape constituée d'une portion voisine du siège de soupape et présentant une symétrie de rotation par rapport à l'axe de la soupape d'admission et d'une zone d'entrée se raccordant au canal, ladite portion a' symétrie de rotation de la chambre de soupape formant, si on regarde en direction de la soupape d'admission, le contour intérieur du siège de soupape et le canal suivant la ligne médiane du profil qui, si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission, s'appro- che, en partant de la paroi laterale, d'abord de la médiatrice pour se poursuivre suivant un arc en direction de la périphérie du cylindre, caractérisé par la combinaison des moyens suivants a) la zone d'entrée est constituée par une première portion d'entrée (17) et par une seconde portion d'entrée (18).se raccordant à la première, lesdites deux portions (17, 18) se raccordant au canal (1) b) le contour extérieur de la première portion d'entrée (17) s'étend si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission (13), en dehors de la portion à symétrie de rotation ; et plus particulièrement du côté extérieur (20) voisin de la périphérie (19)- du cylindre à ureplus grande distance de ce côté compare à la distance du côté intérieur (21) voisin de l'axe (17) du cylindre. c) les voies d'écoulement délimitées par les côtés extérieur et intérieur (20, 21) de la première portion d'entrée (17) s'étendent, si l'on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission (13) en partant du canal, de part et d'autre de la portion (16) à symétrie de rotation et se rejoign nt suivant un évasement (22) qui se situe à peu près en face de l'embouchure du canal (1) dans la chambre de soupape (2) et qui représente la partie de la première portion d'entrée (17) qui déborde radialement le plus 1a portion à symétrie de rotation ti. d) A la première portion d'entrée (17) se raccorde, dans une zone plus proche de la face frontale (23) du bossage de guidage (24) de la soupape que du siège de soupape (9), la seconde portion d'entrée (18) qui, en partant du canal et dirigée d'abord vers la périphérie du cylindre (19), contourne le bossage de guidage(24)de la soupape et rejoint la face intérieure (21) de la première portion d'entrée (17) e) la limitation (25) de la seconde portion d'entrée (18), qui est éloignée siège de soupape (9) se présente sous forme hélicoîdale partant de la partie supérieure (26) du canal et s'abaissant en direction du siège de soupape (9), vers un emplacement voisin de la médiatrice et auquel se rejoignent lesdites portions d'entrée (17, 18) entre elles et au canal (1). f) une coupe (VII-VII) dela première portion d'entrée (17), perpendiculaire à la ligne médiane du profil (28) et réalisée au niveau de passage du canal (1) a' ladite première portion d'entrée (17), possède une surface dont l'étendue en direction de l'axe de la soupape d'admission (13) est moindre que celleendirection perpendiculaire à la précédente g) une coupe (VI-VI) perpendiculaire à la ligne médiane du profil (28) et réalisée au passage entre le canal (1) et la seconde portion d'entrée (18) possède une surface dont l'étendue en direction de l'axe de la soupape d'admission (13) est plus grande que celle en direction perpendiculaireà la précédente h) une première tangente (31) à la ligne médiane du profil (28) et située dans le plan de coupe pris au passage entre le canal a) et la première portion d'entrée (17) coupe, si l'on regarde dans la direction de l'axe de la soupape d'admission (13), la ligne de liaison (12) prolongée au delà de ltaxe de la soupape d'admission (13) en un point (32) plus proche de l'axe de la soupape d'admission (13) que de la périphérie du cylindre (19). i) une seconde tangente (33) à la ligne médiane du profil (28) et située dans le plan de coupe réalisé au passage entre le canal (1) et la seconde portion d'entrée (18), coupe, si on regarde en direction de l'axe de la soupape d'admission (13), la droite de liaison (12) prolongée au delà dudit axe de soupape (13) en un point (34) plus proche de la périphérie (19) du cylindre que dudit axe (13). j) le canal (1) s'étend, si on regarde dans la direction perpendiculaire à l'axe de soupape d'admission (13) et à la médiatrice (11), avec inclinaison vers le fond de la culasse, selon une courbe plate, une troisième tangente (35) à la ligne médiane du profil (28) et située dans le plan de coupe réalisé au passage entre le canal (1) et la seconde portion d'entrée (18), fait un angle 2) d'environ 100 avec un plan (36) perpendiculaire à l'axe de la soupape d'admission (13) et pointe sur un point (37).qui se situe dans le voisinage du plan de la face frontale (23) du bossage de guidage (24) de la soupape. 2. Canal d'admission selon la revendication I, caractérisé par le fait que la surface de la coupe transversale (VI-VI), perpendiculaire à la ligne médiane du profil (28) et réalisée au passage du canal (1) à la seconde partie d'entrée (18) est légèrement plus grande que la surface de la coupe (VII-VII) perpendiculaire à ladite ligne médiane (28) et réalisée au passage du canal (1) à la première portion d'entrée (17).