Brevet FR2502695A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne un disposi- tif d'aspiration du type à conduit courbe hélicoïdal pour faire tourbillonner l'air d'aspiration fourni à un moteur Diesel du type à monocylindre horizontal et à injection directe. La structure d'un tel moteur Diesel est décrite ci-après en regard de la figure 5. Sur cette figure, on peut voir qu'une ouverture de soupape d'admis- sion 53 et une ouverture de soupape d'échappement 54 sont agencées c8té à c8te dans une paroi d'une tète de cylindre 51, en regard de la chambre de combustion 52, cet agencement étant nécessaire pour la disposition du mécanisme d'actionnement des soupapes. Une ouverture d'air d'aspiration 58 est pratiquée dans une paroi latérale 57 de la tète de cylindre 51 du même côté que l'ouverture de soupape d'admission 53, du fait des dispositions d'un radiateur 55 et d'un filtre à air 56, et un conduit héli- coldal d'admission 59 est prévu pour relier l'entrée d'ad- mission d'air 58 à l'ouverture de soupape d'admission 53. Dans les moteurs d'utilisation connue, le conduit d'admission 59 est formé de façon à être sensible- ment horizontal comme montré sur la figure 5 et ceci présente un certain nombre d'inconvénients. A) Dans le cas o le conduit d'admission est du type hélicoïdal, la partie linéaire de ce conduit est courte et la force d'inertie de l'air d'aspiration ne peut pas être suffisamment importante pour entraîner un tourbillon suffisant. B) Il est théoriquement possible d'accroître la longueur de la partie linéaire du conduit d'admission de façon à améliorer les performances tourbillonnaires de l'air aspiré, mais le moteur devient plus important et sa tête de cylindre plus épaisse. C) En plus de l'inertie insuffisante de l'air d'aspiration, l'angle de la partie 60 du conduit d'admission 59 est faible, de l'ordre de 90 , de sorte que le tourbillon est également de faible ampleur. De plus, ce faible tourbillonnement dévient progressivement encore plus faible après pénétration dans la chambre de combustion 52 et est dirigé dans la direction 62 qui est excentrée par rapport au centre 61 de la chambre de combustion 52, le courant tourbillonnant étant donc atténué par collision contre la paroi périphérique de la chambre de combustion 52. La conséquence qui en résulte est un faible mélange air-combustible, ce qui entraîne une combustion imparfaite et donc un rendement insuffi- sant du moteur et une perte de combustible. Cette mau- vaise combustion est également cause de pollution. D) Il est également possible d'accroltre l'angle de tourbillonnement de la section hélicoïdale 60 pour engendrer un tourbillon plus important. Cependant, ce tourbillon est excentré par rapport au centre 61 de la chambre de combustion 52 puisque il est dirigé selon une direction 63 et l'effet de ce tourbillon est donc encore plus fortement atténué à cause de la collision contre la paroi latérale de la chambre de combustion; une telle disposition est plut8t nuisible qu'avantageuse. La présente invention a pour objet d'accrol- tre la force d'inertie du courant d'air aspiré (effet de redressement linéaire) immédiatement avant la partie hélicoïdale du conduit d'admission de façon à entrainer un tourbillon suffisamment puissant dans cette partie du conduit sans faire un moteur important d'épaisseur accrue. Selon la présente invention, l'entrée d'air d'aspiration est écartée verticalement le plus possible de l'ouverture de soupape d'admission et on prévoit un conduit d'admission en forme de S dont la partie centrale sensiblement linéaire peut être longue, de façon à engendrer une force inertielle importante pour le courant d'air d'admission. Un autre objet de la présente invention est d'engendrer un tourbillon puissant pour l'air d'admission, ce tourbillon pénétrant sans atténuation dans le cylindre pour améliorer le mélange air-combustible de façon à entraSner une combustion parfaite, à accroître le rendement du moteur, à réduire la combustion de combustible et à obtenir des gaz d'échappement aussi peu polluant que possible. Selon la présente invention, en conséquence, la partie intermédiaire du conduit d'admission est long et sensiblement rectiligne comme mentionné ci-dessus, afin d'accrottre 1' inertie du courant d'air d'aspiration. De plus, la portion d'extrémité du conduit d'admission d'air la plus proche de l'axe de la tète de cylindre, qui prolonge ladite partie intermédiaire linéaire,est reliéetangentiellement au bord de l'ouver- ture d'admission d'air plus éloignéede l'axe médian vertical de la tête de cylindre, lorsque l'on regarde la face frontale. Le courant d'air d'aspiration enaval de la partie intermédiaire linéaire du conduit d'aspira- tion peut donc être guidé par l'autre côté de la paroi périphérique du conduit d'aspiration en forme hélicoïdale pour former un tourbillon puissant. De plus, l'extrémité avant de la partie hélicoïdale est reliée également tangentiellement au bord de l'ouverture de soupape d'entrée le plus proche de l'axe vertical central de la tête de cylindre,lorsque lon regarde la face frontale, de façon à ce que l'angle soit suffisamment grand. Le jet d'air d'aspiration suivant dans la section hélicoïdale un large arc est ainsi obligé de tourbillonner lorsqu'il passe le passage hélicoïdal avec un angle d'introduction important et un tourbillonne- ment puissant est produit avant l'introduction dans la chambre de combustion. En plus de l'accroissement de l'angle d'introduction du tourbillon, le centre de l'ouverture de la soupape d'admission peut être excentré verticalement par rapport aucentre de la chambre de combustion du côté o la partie hélicoïdale du conduit d'admission se trouve. Le tourbillon puissant engendré dans la portion hélicoïdale, après être entré dans la chambre de combustion par l'ouverture de soupape d'admission, peut ainsi être obligé d'avancer en direc- tion du centre de la chambre de combustion sans atté- nuation et même avec une force accrue. Un autre objet de la présente invention est de permettre de monter sur la tête de cylindre selon l'invention les différents accessoires connus et éventuellement de perfectionner les moteurs connus en y montant simplement une nouvelle tête selon l'in- vention. Les figures des dessins annexés feront mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue latérale d'un moteur Diesel du type monocylindre horizontal à injection directe et à refroidissement par eau auquel s'applique tout particulièrement la présente invention, La figure 2 est une coupe en élévation frontale d'une tête de cylindre selon la présente invention. La figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une coupe correspondant à la figure 2 et illustrant une variante de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une coupe correspondant à la figure 2 et montrant un moteur connu. Le moteur Diesel,montré par la figure 1, est du type à monocylindre horizontal et à injection directe. A l'extrémité frontale du bloc du cylindre est prévu un carter 1, une tète de cylindre 2 et un couver- cle de culbuteurs 3,tandis que sur le carter 1 est rigidement fixé un radiateur 4 et un réservoir de combustible 5 agencés l'un derrière l'autre. Un filtre à air 8 est logé frontalement sur la tête de cylindre 2 et est relié à l'entrée 6 d'un conduit d'admission 12. La figure 2 montre, que dans une paroi de la tète de cylindre 2, en regard de la chambre de combustion 22, sont pratiquées côte à côte une ouverture de soupape d'admission 9 à droite et une ouverture de soupape d'échappement 10 à gauche. De plus, entre ces deux ouvertures 9 et 10 et au-dessus de celles-ci est prévue une autre ouverture 11 pour recevoir un injecteur de combustible (non représenté). Dans la paroi latérale de droite 23 de la tête de cylindre 2 est prévue une ouverture d'air d'aspiration 6 et entre cette ouverture 6 et l'ouverture d'admission 9 est formé un conduit d'admission de liaison 12 du type hélicoïdal. Le centre 19 de l'ouverture 9 est disposé légèrement en dessous du centre 18 de la chambre de combustion 22 et le centre 20 de l'ouverture d'air d'aspiration 6 est disposé largement au-dessus de ce centre 18. Le conduit 12 forme un S. La partie centrale 13 du conduit 12 est verticale et est sensiblement rectiligne et allongée. L'extrémité 15a de la partie la plus proche de l'axe vertical 21 de la tête de cylindre 2 de la paroi périphérique du conduit 12 est reliée tangentielle- ment au bord 15 de l'ouverture de soupape d'admission 16 du c8té opposé l'axe central vertical 21 de la tête de cylindre 2 lorsqu'on regarde la face frontale du moteur. La portion hélicoïdale 16 du conduit 12 se rapproche progressivement de l'ouverture de soupape d'entrée 9 en direction de l'extrémité avant de celle-ci. L'extrémité avant 15b de la partie hélicoïdale 16 est de nouveau reliée tangentiellement au bord15 de l'ouverture de soupape d'entrée 9 la plus proche de l'axe central vertical 21 de la tête de cylindre 2, lorsque l'on regarde la face frontale, de façon à faire un angle d'introduc- tion de l'ordre de 1800. La tête de cylindre 2 comporte deux paires verticales, à gauche et à droite, de trousde boulon de montage 17 la traversant longitudinalement. La partie du conduit d'admission 12 passe depuis son extrémité 14 jusqu'à sa partie médiane 13 du côté du trou de boulon supérieur droit 17 le plus proche de l'ouverture 6 d'air d'admission. Sur la figure la référence 13a est l'extrémité de commencement de la partie intermédiaire 13 du conduit d'admission 12 et 13bestl'extrémité finale de celle-ci. La ligne x-x représente le plan horizontal contenant le centre 18 de la chambre de combustion 22, On décrit maintenant ci-après le fonctionne- ment du dispositif selon l'invention. L'air aspiré entre par l'entrée 6 et pénètre dans le conduit d'admission 12. Le courant d'air est redressé lorsqu'il parcourt la partie intermédiaire 13 du conduit d'admission 12 et prend une force d'inertie importante, de sorte que le rendement du moteur est amélioré. L'air d'admission est orienté à son extré- mité avant 15a de la paroi périphérique de la partie intermédiaire 13 du conduit 12 de façon à être guidé par la partie extérieure de la paroi périphérique 16a de la section hélicoïdale 16 faisant un angle d'intro- duction d'environ 1800 pour tourbillonner puissamment. Ce puissant tourbillon ainsi engendré, après être entré dans la chambre de combustion 22 à travers l'ouverture 9 est dirigé vers le centre 18 de la chambre de combustion 22 sans atténuation et même avec amplification de sa force. Le mélange air-combustible est amélioré, de sorte qu'il en résulte une meilleure combustion. Le rendement des moteurs est également amélioré et la combustion du combustible est réduite tandis que les gaz d'échappement sont moins polluants. Avec l'agencement selon l'invention, on obtient de bons résultats lorsque l'inclinaison du conduit d'entrée 12 au voisinage de l'entrée 6 par rapport à l'horizontal est relativement faible, comme montré sur la figure 3, par exemple de l'ordre de 10 à 200. Des essais ont montré qu'avec l'agencement selon l'invention, le taux de tourbillonnement pouvait être au moins trois fois supérieur à celui des moteurs connus. De plus, l'indice d'aspiration (nombre de Mach moyen dans le conduit d'admission 12) n'était que de 0.58, de sorte que le tourbillon est puissant et que sa formation est bonne. Dans ce cas, la disposition des boulons d'assemblage des soupapes, des tiges, etc. est abso- lument identique à celle des moteurs connus, de sorte qu #on peut perfectionner un tel moteur connu en remplaçant simplement sa tête de cylindre par la tête de cylindre selon l'invention. Sur la figure 4 on a représenté une variante de réalisation de la présente invention, dans laquelle l'entrée d'air d'aspiration 6 estle jet au-dessus du trou de boulons de montage droit 17. L'extrémité de commencement 14 du conduit 12 est disposé au-dessus dudit trou 17 et s'étend en direction de l'axe central vertical 21 de la tête de cylindre 2, sa partie inter- médiaire étant dirigée légèrement vers le bas et vers la droite. Dans ce mode de réalisation, la portion intermédiaire 13 du conduit 12 est-encore plus grande, de sorte que l'inertie de l'air est augmentée. Avec un tel mode de réalisation, on a obtenu un indice d'as- piration de 0.59. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aspiration du type i conduit courbe pour un moteur Diesel à injection directe a un seul cylindre horizontal comprenant une ouverture de sou- pape d'admission (9) et une ouverture de soupape d'échap- pement (10) agencées côte à cote dans une paroi d'unme tête de cylindre en regard de la chambre de combustion(22), une entrée d'air d'aspiration (6) s'ouvrant dans une paroi latérale de ladite tête de cylindre (2) du même côté que ladite ouverture (9) et un conduit d'admission courbe (12) reliant ladite entrée d'air d'aspiration (6) à ladite ouverture de soupape d'entrée (9), caractérisé en ce que le centre (19) de ladite ouverture de soupape d'admission (9) est disposé verticalement d'un côté ou de l'autre du centre (18) de la chambre de combustion(22) tandis que le centre (20) de ladite entrée d'air d'aspiration (6) en est écarté et le conduit 12 reliant l'ouverture (9) et l'entrée (6) présente la forme d'un S, et en ce que ledit conduit (12) présente une partie intermédiaire (13) s'étendant verticalement et sensiblement linéaire, l'extrémité (15a) de la paroi périphérique la plus proche de l'axe vertical de ladite tête de cylindre (2) étant reliée tangentiellement au bord (15) de l'ouverture de soupape d'entrée (9) la plus éloignée de l'axe central vertical (21) de ladite tête de cylindre en vue frontale, la partie avant hélicoïdale (16) dudit conduit (12) se rapprochant progressivement de ladite ouverture de soupape d'admission (9) du côté de son extrémité avant et ladite extrémité (15b) de la portion hélicoïdale (16) étant reliée également tangentiellement au bord (15) de l'ouverture de soupape d'admission (9) du côté de l'axe central vertical (21) de ladite t te de cylindre (2) en vue frontale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre (19) de l'ouverture de soupape d'admission (9) est disposé en dessous du centre (18) de la chambre de combustion (22), le centre 20 de ladite entrée d'air d'admission (6) étant au-dessus dudit centre 18. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que un trou de montage supérieur (17) et un trou de montage inférieur (17) sont prévus dans les moitiés gauche et droite de la tète de cylindre (2) et s'étendent à travers celles-ci et en ce que la partie initiale (14) de la partie intermédiaire du conduit d'admission(12) s'étend du côté de l'entrée d'air d'aspiration (6) au voisinage du trou le plus proche. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel on prévoit des trous de montage(17) supérieur et inférieur dans les moitiés gauche et droite de la tête de cylindre(2) et s'étendant longitudinalement, la section (13) à partir de l'extrémité de commencement (14) en direction du conduit (12) s'étendant verticale- ment vers l'extérieur dudit trou de montage le plus proche et en ce que ladite portion (13)s'étend de plus vers ledit axe central vertical (21) de la tête de cylindre (2) et passe au voisinage dudit trou (17).