Brevet FR2501285A1 — publié le 19820910

RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS (9 N de publication: (A n'utiliser que pour les commandes de reproduction). 2 501 285 A1 DEMANDE DE BREVET D'INVENTION N0 81 17904 (NP Dispositif d'admission pour moteur à combustion interne. () Classification internationale (Int CI. 3). F02 B 29/00, 31/00. À) Date de dépôt........................ 23 septembre 1981. @)) È) Priorité revendiquée: Japon, 29 septembre 1980, n 55-135602 et 55135604. ( Date de la mise à la disposition du public de la demande............ B.O.P.I. -" Listes > n 36 du 10-9-1982. ) Déposant: Société dite: SUZUKI JIDOSHA KOGYO KK. résidant au Japon. (g Invention de: Yuzuru Namba et Kenichi Aoyagi. Titulaire: Idem Q (8) Mandataire: Cabinet Lavoix, 2, place d'Estienne-d'Orves, 75441 Paris Cedex 09. D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention - 75732 PARIS CEDEX 15 La présente invention se rappprte à un moteur à combus- tion interne dont les gaz d'échappement ont une teneur rédui- te en produits nocifs. Les oxydes d'azote (NO x) sont réduits et le taux de consommation de combustible est amélioré. Les moteurs à combustion interne actuels pour les vé- hicules automobiles doivent non seulement épurer leurs gaz d'échappement mais ils doivent également consommer aussi peu de combustible que possible. Pour répondre à ces conditions, on utilise un système de recyclage des gaz d'échappement (RGE) et on utilise une combustion pauvre. Pour empocher des fluc- tuations de la combustion et des ratés d'allumage dans de tels moteurs, il a été proposé d'accroître la vitesse de combus- tion. Pour accroltre cette vitesse de combustion, on a propo- sé récemment plusieurs systèmes d'admission dans lesquels un trajet d'aspiration secondaire est formé séparément du trajet d'admission principal et est agencé de façon à injecter un gaz dans une chambre de combustion de manière à engendrer un tourbillonnement du gaz d'aspiration dans la chambre de com- bustion. Cependant, les moteurs actuels ayant des systèmes d'ad- mission comportant un trajet d'aspiration secondaire sont en- core au stade du développement et ne sont pas actuellement satisfaisants. En fait, les moteurs à combustion interne de la technique antérieure ne produisent pas un tourbillon suf- fisamment intense. Ceci impose une limite à la pauvreté de la combustion si le recyclage des gaz d'échappement est utilisé, de préférence à la limitation des émissions d'échappement, en particulier pour réduire la teneur en NO x. Dans ces exemples antérieurs, on n'a pas obtenu une amélioration significative en ce qui concerne le taux de consommation de combustible. D'autre part, pour engendrer un tourbillon intense dans la chambre de combustion grâce au trajet d'aspiration secon- daire, il est nécessaire d'orienter l'extrémité de sortie du trajet d'aspiration secondaire. Cependant, l'agencement de l'extrémité de sortie du trajet d'aspiration secondaire de façon qu'elle soit orientée dans une direction prédéterminée est très difficile lors de la fabrication. Par conséquent, l'un des buts de l'invention est de réaliser un moteur à combustion interne dans lequel est pro- duit un tourbillonnement plus intense du gaz d'aspiration que dans les moteurs antérieurs. On obtient ce résultat grâce à une nouvelle forme et une nouvelle construction de l'extré- mité de sortie du gaz d'admission du trajet d'aspiration se- condaire, améliorant ainsi la limite d'inflammabilité de la combustion pauvre. Un autre but de l'invention est de réaliser un moteur a combustion interne conçu à la suite de recherches approfon- dies sur les influences de la forme et des dimensions de l'ex- tremité aval du trajet d'aspiration secondaire sur l'intensité du tourbillon des gaz d'aspiration et dans lequel cette extré- mité aval a un diamètre réduit et est constitué par une buse d'injection telle que la longueur de la partie formant buse d'injection, c'est-à-dire la partie de plus petit diamètre, est plus grande que le diamètre interne de la buse d'injection de façon à réduire la résistance au fluide de la totalité du trajet d'aspiration secondaire et à augmenter la vitesse d'é- coulement du gaz qui doit être injecté en provenance du tra- jet d'aspiration secondaire, augmentant ainsi le tourbillonne- ment du gaz d'aspiration. Un autre but encore de l'invention est de réaliser un moteur à combustion interne dans lequel l'extrémité de sortie (c'est-à-dire l'extrémité aval) du trajet d'aspiration secon- daire peut êt=e facilement réglée dans une direction prédéter- minée grâce à la construction de l'orifice d'extrémité de sor- tie du gaz du trajet d'aspiration secondaire qui est formé par un tube qui est monté à la presse, rotatif et réglable, dans un trou d'insertion formé dans la culasse. En outre, la di- rection de l'ouverture de l'extrémité aval peut être modifiée lorsqu'on règle sa position en la faisant tourner. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe montrant un mode de réalisation de l'invention; - les Fig. 2(A) et 2(B) sont des vues en coupe qui montrent les formes de tubes qui constituent l'extrémité de sortie d'un trajet d'aspiration secondaire; - la Fig. 3 est un diagramme qui montre l'effet de l'a- gencement selon l'invention; - la Fig. 4 est une vue qui montre un autre mode de réalisation de l'invention avec la culasse vue de l'intérieur de la chambre de combustion; - la Fig. 5 montre la culasse, considérée depuis la face d'extrémité d'une tubulure d'admission; - la Fig. 6 est une vue en élévation de face qui mon- tre un tube; - la Fit. 7 est une vue du côté droit de la Fig. 6 - les Fig. 8 et 9 sont des vues en perspective de deux modes de réalisation d'un outil de montage qui doit être uti- lisé lorsque le tube est monté à la presse. On décrira maintenant l'invention en se référant à ses modes de réalisation représentés sur les dessins annexés. Sur la Fig. 1, les références 1, 2 et 3 désignent respective- ment un cylindre, une culasse et un piston. La référence 4 désigne une chambre de combustion dans laquelle débouche un conduit d'admission principal 5. Ce conduit d'admission prin- cipal 5 est constitué par des passages successifs qui s'éten- dent depuis un orifice d'aspiration 6 formé dans la culasse 2, comprennent ensuite une tubulure d'admission 7 et traver- sent un carburateur 8 à double corps qui constitue le dispo- sitif d'alimentation en combustible qui reçoit de l'air à travers un filtre à air 9. L'oriice d'aspiration 6 est dirigé de façon à engen- drer un tourbillon qui tourne à l'intérieur de la chambre de combustion 4 autour de l'axe du cylindre 1. Le sens du tour- billonnement est tel que le mélange air-combustible fourni par l'orifice d'aspiration 6 s'écoule dans un orifice d'é- chappement 10 après qu'il a franchi une bougie d'allumage 28 (Fig.4). En outre, les deux orifices 6 et 10 sont ouverts ou fermés par une soupape d'admission 11 et une soupape d'échap- pement 12 respectivement. Les deux soupapes 11 et 12 sont ou- vertes ou fermées par un mécanisme de commande d'ouverture qui est constitué par des ressorts de rappel 13 et 14, par des cames 16 et 17 entratnées par un arbre à cames 15 et par des culbuteurs 18 et 19. De cette manière, les soupapes 11 et 12 sont appliquées sur leurs sièges respectifs 20 et 21 lors- qu'elles sont fermées. La référence 22 désigne un trajet d'aspiration secon- daire qui a une section de passage utile plus petite que cel- le du conduit d'admission principal 5. Le trajet d'aspiration secondaire 22 comprend: un tube 22A qui est encastré dans la culasse 2 pour former la partie d'extrémité de sortie du tra- jet secondaire; une partie de passage 22B qui est formée dans le collecteur d'admission 7; une partie de passage 22C qui est formée dans le corps 8a du carburateur 8; et deux extrémités d'entrée 22D et 22E qui forment des branches de la partie de passage 22C et qui débouchent toutes deux dans le passage d'admission primaire 8b du carburateur 8. Les deux extrémités d'entrée 22D et 22E sont espacées l'une de l'autre dans la direction d'écoulement du passage d'admission 8b. Plus précisément, l'extrémité d'entrée 22D située du c8té a- mont est toujours ouverte entre le venturi primaire 8c et le papillon des gaz primaire 8d du carburateur 8 tandis que 1' extrémité d'entrée 22E située du c8té aval débouche à un em- placement tel qu'elle est fermée par le papillon des gaz pri- maire 8d lorsque ce dernier est dans sa position fermée (c'est-à-dire de ralenti). D'autre part, le tube 22A qui forme la partie d'extré- 250 1285 mité de sortie du conduit d'aspiration secondaire 22 a son extrémité avant (située du c8té de la chambre de combustion 4) qui fait saillie et débouche sous la forme d'une buse d'in- jection de plus petit diamètre 22a dans le conduit d'admis- sion principal 5, immédiatement en amont de la soupape d'as- piration 11, et sa partie restante encastrée sous forme d'une partie renflée 22b dont la partie de plus grand diamètre est située dans la culasse 2. Comme représenté sur les Fig.2(A) et 2(B), la longueur "1" de la buse d'injection 22a est plus grande que le diamètre interne "d" de son extrémité avant. Cette buse d'injection 22a est légèrement coudée par rapport à la partie renflée 22b et elle est orientée approximative- ment dans la direction tangentielle du cylindre 1 de sorte qu'un tourbillon de gaz en rotation est formé dans la chambre de combustion, tourbillon qui est centré sur l'axe du cylin- dre 1. Bien entendu la direction du tourbillonnement du gaz injecté par cette buse d'injection 22a est déterminée de tel- le sorte que le gaz s'écoule jusqu'à l'orifice d'échappement après avoir balayé la bougie d'allumage 28 (Fig.4). En ou- tre, le degré de courbure est déterminé en désignant par les majuscules "0" et "De' respectivement l'axe et le diamètre ex- térieur de la partie renflée 22b approximativement rectili- gne, de telle sorte que la longueur radiale "S" entre l'extré- mité avant de la buse d'injection 22a et l'axe "0" ne dépasse pas la moitié du diamètre extérieur "D" de la partie renflée 22b. Plus précisément, l'extrémité avant de la buse d'injec- tion 22a est située sur un cercle qui est tracé en prenant pour centre l'axe "0" avec un rayon égal à 1/2 D dans un plan qui contient l'extrémité avant de la buse d'injection 22a et qui est perpendiculaire à l'axe "0". En coudant la buse d'injection 22a dans la mesure indiquée ci-dessus on peut mon- ter à force le tube 22A, à partir de la face d'extrémité de jonction de la culasse 2 située du cUté de la tubulure d'ad- mission 7, dans un trou 2a d'insertion du tube qui est formé à l'avance dans la culasse de manière à correspondre au dia- mètre extérieur de la partie renflée 22b, sans que la buse d'injection 22a entrave cette opération. Ace sujet, on notera que les gaz d'échappement sont recyclés a partir du système déechappement par l'intermédiai- re d'un robinet RGE (non représenté) dans le conduit d'admis- sion principal 5. Néanmoins, la construction de cette partie du moteur selon l'invention est semblable à celle de la tech- nique antérieure et on ne l'a pas représentée sur les dessins, Dans le moteur à combustion interne selon. l'invention, pendant la course d'aspiration au cours de laquelle la soupa- pe d'admission 11 est ouverte, la chambre de combustion 4 est alimentée en un mélange air-combustible provenant du conduit d'admission 5 tandis qu'un gaz (par exemple de l'air ou un mélange air-combustible)est injecté ou aspiré en provenance du conduit d'aspiration secondaire 22 dans la chambre de com- bustion 4. Par l'injection du gaz provenant du conduit d'as- piration secondaire 22, un mouvement tourbillonnaire est com- muniqué au mélange aspiré dans la chambre de combustion 40 qui tourne en étant centré sur l'axe du cylindre 2 de sorte que la vitesse de combustion est accélérée. Dans le moteur suivant l'invention, étant donné que la longueur "l1" de la buse d'injection 22a est plus grande que son diamètre intérieur "d" le tourbillon engendré est intensi- fié dans une mesure telle que l'on peut faire fonctionner le moteur avec un rapport air-co mbustible bien plus élevé que celui utilisé dans la technique antérieure, même si le recy- clage des gaz d'téchappement est effectué avec un débit iden- tique. Cet effet de l'invention a été schématiquement repré- senté sur la Fig.3 dans la plage de conduite correspondant a une charge de 40 km/h. A ce sujet, on notera quele point indi- qué par un double cercle correspond au cas o la longueur de la buse d'injection 22a est réduite à zéro (c'est-à-dire lors- que le diamètre de l'ouverture de l'extrémité avant est sim- plement rendu petit). On estime que le fait que le tourbillon engendré soit 250 1285 intensifié lorsqu'on donne à la buse d'injection 22a une lon- gueur "1" plus grande que son diamètre intérieur "d" résulte du fait qu'une orientation suffisante est communiquée au gaz lorsque ce gaz traverse la buse d'injection, et est maintenue même après que le gaz a quitté la buse d'injection 22a. D'autre part, le tube 22A peut être construit de telle sorte que la direction d'ouverture de son extrémité aval puis- se être réglée. On décrira ci-après ce mode de réalisation. Le trou d'insertion 2a a sa première extrémité qui dé- bouche dans l'orifice d'aspiration 6 et son autre extrémité qui débouche dans la face d'extrémité de jonction de la culas- se 2 qui doit être assemblée à la tubulure d'admission 7, com- me représenté sur les Fig. 4 et 5. En outre, le tube 22A com- porte, comme représenté sur les Fig. 6 et 7, deux parties évi- dées 22c et 22d dans sa face d'extrémité qui se trouve au ni- veau de la face d'extrémité extérieure de la culasse 2. Ces parties évidées 22c et 22d sont formées de telle sorte qu'el- les sont disposées diamétralement opposées par rapport à l'a- xe "O" (à 1800 l'une de l'autre) de la partie renflée 22b et de telle sorte que la partie évidée 22c est circonférentielle- ment plus longue que la partie évidée 22d. On notera que la référence 24 mentionnée sur la Fig.5 désigne des trous de bou- lons pour la fixation de la tubulure d'admission. On enfonce à force le tube 22A ainsi formé, comme re- présenté sur la Fig.8, par exemple, dans le trou d'insertion 2a en utilisant l'outil de montage 25. Une face d'extrémité de l'outil de montage 25 est munie de deux saillies 25a et b, une grosse et une petite, conçues pour s'adapter dans les parties évidées 22c et 22d de sorte que la buse d'injection 22a est orientée dans une direction prédéterminée. A cette fin, un repère 26 est porté sur la face d'extrémité de monta- ge de la tubulure d'admission de la culasse 2, sur la circon- férence du trou d'insertion 2a, et un repère 27 est également formé sur la circonférence extérieure de l'outil de montage 25. Ensuite, si l'insertion à force précitée au moyen de lou- til de montage 25 est effectuée avec les deux repères 26 et 27 alignés, on peut assembler le tube 22A sans vérifier vi- suellement la position de la buse d'injection 22a. De cette manière, la buse d'injection 22a est orientée sans erreur dans la direction prédéterminée. En outre, comme représenté sur la Fig.9, on peut uti- liser un outil de montage qui est muni d'une tige de guidage a' coaxiale avec l'outil de montage et d'une saillie 25b' positionnée au niveau de la partie de base de la tige de gui- dage 25a'. Dans ce cas, on peut faire tourner le tube 22A circonférentiellement pour le régler en introduisant la tige de guidage 25a' dans le trou du tube 22A et en introduisant la tige de guidage 25a' dans la partie évidée 22d prévue sur le tube 22A. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il peut y3 avoir trois parties évidées ou davantage. En outre, les parties évidées peuvent être remplacées par des saillies. Dans un tel cas, le dispositif de montage 25 est muni d'enco- ches à la place des tétons saillants 25a et 25b. Etant donné que le moteur selon l'invention est agencé comme décrit, le tourbillonnement de l'air d'aspiration peut être intensifié à un point tel que la limite d'inflammabilité du c8té pauvre de la combustion est étendue d'une manière qui contribue très fortement à l'épuration des gaz d'échappement et à l'amélioration du taux-de consommation de combustible. En outre, étant donné que l'invention a été conçue après des recherches approfondies sur les influences de la forme et des dimensions de la partie d'extrémité aval du tra- jet d'aspiration secondaire sur l'intensité du tourbillonne- ment de l'air d'admission de sorte que ladite extrémité aval soit réalisée sous forme d'une buse d'injection de diamètre réduit de manière telle que la longueur de la buse d'injec- tion, c'est-à-dire la partie de diamètre réduit, soit plus grande que le diamètre intérieur de cette buse, la résistance à l'écoulement de la totalité du trajet d'aspiration secon- daire peut être suffisamment réduite et la vitesse d'écoule- ment du gaz à injecter en provenance du trajet d'aspiration secondaire est augmentée avec un accroissement consécutif du tourbillonnement de l'air d'aspiration. En outre, étant donné que la partie d'extrémité de sortie du trajet d'aspiration secondaire est constituée par le tube monté à la presse dans la culasse, on peut l'orienter dans une direction prédéterminée au moyen de l'opération ex- trêmement simple qui consiste à monter à force dans la culas- se, le tube qui a été façonné à l'avance sous une forme pré- déterminée. Au surplus, étant donné que la face d'extrémité du tube située du côté de la face d'extrémité extérieure de la culasse est munie de parties évidées ou de saillies, l'in- sertion à force peut être effectuée à l'aide de l'outil de montage. Cet outil de montage est muni de saillies ou de par- ties évidées conçues pour s'adapter dans les parties évidées ou sur les saillies du tube sans aucun déplacement en rota- tion par rapport au trou d'insertion formé dans la culasse. %sa ntub (I1) uoTsslumpeip adednos aun xed auîia; no;raano axma Xmod,; d'epe;sa tnb %a assIno elI sulep awloJ %sa tnb (9) uo T -exclfs',p a:)cFxo untp alelpt.aupazuul xed uo.asnqmoD ap axq -umeqt le e (8) unaexnqxeo un acIa xn tub (ç) ied.Duixd uoissit -pep %Tnpuo. un 'axpul. iKo al suep auou (úE) uos-cd un %a (Z) 0úO assulno aun (I'> axpu.xIK un avd aa%.rxFjap (t) uotisnqmoo ap axqueqo> aun tueuaxdmoz> auxa4uF uo-. lsnqmoo e xnao E -....- * aqn; np (qzgz) aaljuax a-.xied eI ap (a) xnax. mxa axaauoe.p np aT.ou el e axnaTxa u. no aIe6a %sa uo.loaCu-ip asnq el ap aapnoa azecd 5gz vE. ap uetree a,* uxmxa -ua6ua e uoS; ap (t) uoTsnqmoD ap aexqueqtp el ap uo.%oamrp. ua aaAxnDu. luamazxa6al %sa (ezgg) uo-1.%aCu-.ap asnq el aurxo; Og nb i. npga ax.auoe.p ap %tueAe %aaz.nmxap az.xed -e anb ao ua 8asseîno el suep assaexd etl y auoui 4sa inb (VZgg) aqni un xev agnlysuoo 4sa (g) asse$no eI suep aamzog 4sa Tnb a.zepuooas uo:vxTdsv,p %.npuoa up a-Smed y1 anb ea ua asTa4xoeo 'I uol:e-opuaAex el uoIas auxeauy uoTzsnquoa - inao;i - z Sl -uo4oa uyAp asnq el ap (p) znaz9a;u exauoexp ne ale6a su-om ne %sa uo.o-a. fuT&p asnq a.-Lpei ap (1) znanBuol el anb ao ua:a '(vZZ) uolzoaCuTp asnq aunm xed an%.-suoa;sa a Tnpa:x axaume.p un e (ggzz) aepuooas uox4evxdse&p ynpuoa np etAe a;%uraixaI: aub- a ua asr:ra1oe'e3. uol;su qwIo ap ot axqumeqo el ssrep uo4eiTdrsep ze6 np %ruamauuolljTqno%. un tsuçe xalpua6ua e uo5e;: ap uote:xydsseip asinoa u 4uepuadI uo-çzsnq -moo ap a;zquoeqo eI surep ze6 un.4aDaCu! 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