Brevet FR2521218A1 — publié le 19830812

La présente invention concerne un dispositif d'admission pour un moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres. La distribution du carburant aux cylindres d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres est commandée par une dépression engendrée dans des passages d'admission ou bien par les caractéristiques d'un écoulement d'air par lequel de la vapeur de carburant est transportée Pour assurer une distribution uniforme du carburant aux cylindres, on a proposé différents moyens utilisables dans des passages d'admission venant à la suite d'un passage d'admission commun d'un collecteur d'admission Les passages d'admission sont normalement disposés asymétriquement de façon à assurer l'écoulement d'un mélange air- carburant dans une direction tangentielle à la paroi périphérique de chaque cylindre du moteur Une addition des moyens de distribution uniforme de carburant à de tels passages asymétriques d'admission se traduit par une augmentation de la résistance à l'écoulement du mélange air-carburant dans certains passages d'admission et il en résulte une diminution des performances du moteur. L'invention a pour but de fournir un dispositif d'admission pour moteurs à combustion interne comportant plusieurs cylindres, ce dispositif d'admission étant agencé de façon qu'un collecteur primaire d'admission comporte des tubulures de dérivation qui sont disposées symétriquement par rapport à un axe central du collecteur afin d'améliorer la distribution du carburant dans les cylindres-du moteur. L'invention a en outre pour but de fournir un dis- positif d'admission pour moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres qui soit d'une construction simple, d'un poids léger et moins coûteux. L'invention a en outre pour but de fournir un dispo- sitif d'admission pour moteurs à combustion interne à cylindres multiples qui puisse renforcer la turbulence du mélange air- carburant dans des chambres de combustion afin de faciliter l'allumage lorsque le moteur fonctionne sous des charges faibles et moyennes, en vue d'améliorer ainsi l'aptitude de de conduite, l'épuration des gaz d'échappement et le rendement thermique. Conformément à la présente invention, un dispositif d'admission pour moteurs à combustion interne comportant plusieurs cylindres comprend une culasse contenant des chambres de combustion et supportant une soupape d'admission et une bougie d'allumage dans chacune des chambres de combustion, la soupape d'admission comportant une tige supportée à coulis- sement par la culasse qui est pourvue d'une surface de joint à laquelle est reliée un collecteur d'admission, un passage d'admission primaire défini dans la culasse et communiquant avec chacune des chambres de combustion, le passage d'admission primaire comportant un orifice d'admission primaire dirigé vers la tige de soupape et la bougie d'allumage, et une ouverture ménagée dans la surface de joint, cette ouverture comportant un axe central faisant un angle inférieur à 90- par rapport à la surface de joint, le passage d'admission primaire étant uniformément incurvé entre l'orifice d'admis- sin primaire et ladite ouverture, et un passage d'admission secondaire défini dans la culasse et communiquant avec chacune des chambres de combustion, l'orifice d'admission primaire débouchant dans le passage d'admission secondaire Le collec- teur d'admission comprend plusieurs tubulures primaires commu- niquant chacune avec le passage d'admission primaire, les tubulures primaires étant disposées symétriquement par rapport à un axe central du collecteur d'admission. Pendant le fonctionnement du moteur sous des charges faibles et moyennes, la distribution du carburant aux cylindres du moteur est rendue uniforme et une forte turbulence du mélange air-carburant est créée dans chaque chambre de combustion du fait d'une voie tourbillonnaire de Karman engendrée par la tige de la soupape d'admission En conséquence la combustion du carburant peut être améliorée uniformément dans les chambres de combustion en vue d'empêcher ainsi une réduction de la puissance du moteur et d'améliorer les limita- tions concernant l'appauvrissement du mélange, de manière que l'économie de carburant et l'aptitude de conduite puissent être améliorées et qu'on puisse réduire la teneur en consti- tuants nocifs des gaz d'échappement -En outre, le dispositif d'admission conforme à l'invention est d'une construction simple d'un poids léger et moins coûteux. Le passage d'admission primaire comporte une partie- extrême droite aboutissant à l'orifice d'admission primaire ayant une longueur supérieure au diamètre de l'orifice d'admis- sion primaire Cet agencement empêche le mélange air-carburant sortant de l'orifice d'admission primaire de s'étaler et de ralentir En conséquence, l'aptitude de direction du mélange air-carburant sortant du passage d'admission primaire vers la chambre de combustion est améliorée en amplifiant ainsi la turbulence du mélange air-carburant formée dans ladite chambre en vue d'améliorer la combustion du carburant. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référerence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une vue en coupe fragmentaire d'un moteur à combustion interne dans lequel il est prévu un disposi- tif d'admission conforme à la présente invention, -la fig 2 est une vue en plan à échelle agrandie d'un orifice d'admission du dispositif d'admission représenté sur la fig 1, la fig 3 est un graphique donnant la relation entre le taux de consommation de carburant et la proportion aircarburant, et la fig 4 est une vue en plan d'un collecteur d'admis- sion faisant partie du dispositif d'admission conforme à l'in- vention. Comme indiqué sur les figures 1 et 2, une culasse comporte une chambre de combustion 11 et elle supporte une bougie d'allumage 12 et deux soupapes d'admission et d'échappe- ment 13,14, la soupape d'admission 13 comportant une tige 15 -pouvant coulisser dans la culasse 10 Un corps de support de papillon 16 est fixé sur la culasse 10 sur sa surface de Joint a et comporte un passage d'admission primaire 17 pour ali- menter la chambre de combustion 11 avec un mélange air-carbu- rant quand le moteur fonctionne dans une gamme complète de charges, ainsi qu'un passage d'admission secondaire 18 pour alimenter la chambre de combustion 11 avec un mélange air- carburant lorsque le moteur fonctionne sous des charges rela- tivement élevées, les passages d'admission primaire et secondaire 17,18 communiquant respectivement avec des passages d'admission primaire et secondaire 38,39 du carburateur à double corps 37 (fig 4) par l'intermédiaire d'un collecteur d'admission 40 Un papillon 19 est monté à pivotement par l'intermédiaire d'un axe 20 dans les passages d'admission secondaire 18 prévus dans le corps à papillon 16. La culasse 10 comporte un passage d'admission primaire 21 communiquant avec le passage d'admission primaire 17 du corps 16 et un passage d'admission secondaire 22 communiquant avec le passage d'admission secondaire 18 du corps 16, le passage d'admission secondaire 22 étant pourvu d'un orifice d'admission secondaire 23 qui débouche dans la chambre de combustion 11 L'orifice d'admission secondaire 23 comporte un siège 24 contre lequel peut être maintenant appliquée la soupape d'admission 13, comme le montre la fig. 1 Le passage d'admission primaire 21 comporte un orifice d'admission primaire 26 débouchant dans le passage d'admission secondaire 22 immédiatement en amont du passage d'admission 'secondaire 23. Comme le montre la fig 2, le passage d'admission primaire 21 est incurvé de façon à orienter l'orifice d'admis- sion primaire 26 vers la tige 15 de la soupape d'admission 13 dans une direction orientée essentiellement tangentielle- ment à un bord périphérique 27 de la chambre de combustion 11 et essentiellement en direction de la bougie d'allumage 12 Plus spécifiquement, l'orifice d'admission primaire 26 comporte un axe 28 coupant le bord périphérique 27 en un point P qui est plus rapproché que la bougie d'allumage 12 de l'axe 30 d'un vilebrequin (non représenté) Le point P est relié au centre O de la chambre de combustion 11 par une droite 31 faisant un angle 'OC par rapport à l'axe 28, l'angle o étant compris entre 20 et 30 Un point Q, qui sert & déterminer un axe auxiliaire 32, est défini sur l'axe 28 de la façon suivante: la tige 15 de la soupape d'admission 13 comporte un axe central 33 et le point Q est espacé vers l'amont de l'axe central 33 d'une distance L qui est supérieure à un diamètre d 2 de l'orifice d'admission secondaire 23 du passage d'admission secondaire 22 L'axe auxiliaire 32 passe par le point Q en étant perpendiculaire à l'axe 30 du vilebrequin. On détermine ensuite un arc 34 qui est inscrit entre les axes 28 et 32 et qui a un rayon de courbre R L'arc 34 comporte une extrémité S qui *est jointe à l'axe 28 et une droite 35 est tracée tangentiellement à l'autre extrémité de l'arbre 34, cette droite 35 servant d'axe pour une ouver- ture 36 du passage d'admission primaire 21 L'axe 35 est orienté d'un angle 9 par rapport à la surface de joint I Oa de la culasse 10 ou bien par rapport à l'axe 30 du vilebrequin, l'angle Q étant inférieur à 90 Le passage d'admission primaire 21 comporte par conséquent une ligne axiale incurvée qui est composé de l'axe 28, de l'arc 34 et de l'axe 35 qui sont joints uniformément l'un avec l'autre Un passage d'admission primaire 21 a de l'art antérieur comporterait un axe central incurvé ayant un plus petit rayon de courbure, comme indiqué sur la fig 2 Avec un passage d'admission primaire 21 ainsi incurvé, les tubulures 17 a, 17 b, 17 c du collecteur d'admission primaire sont disposées essentiellement symétriquement par rapport à un axe central du collecteur 40, comme indiqué sur la fig. 4 Un collecteur d'admission classique comporterait des tubu- lures d'admission primaire 17 x, 17 y, 17 z qui seraient incurvées asymétriquement par rapport à l'axe central du collecteur d'admission Le passage d'admission primaire 21 ainsi incurvé peut diriger un mélange aircarburant qui lui est fourni tangentiellement au bord périphérique 27 et en direction de la bougie d'allumage 12 jusque dans la chambre de combustion 11. Pour faire en sorte que le mélange air-carburant puisse s'écouler dans une telle direction, le passage d'admis- sion primaire 21 comporte une partie extrême droite 29 ayant une longueur t suffisamment grande Plus spécifiquement, la longueur 1 est égale à la distance séparant l'extrémité S de l'arc 34 de l'orifice de passage d'admission 26 et elle est supérieure à un diamètre dl de la partie extrême droite 29. Le dispositif d'admission ainsi agencé fonctionne de la manière suivante: quand le moteur fonctionne dans une gamme de charges moyennes et faibles, un mélange air-carburant passe dans chacune des tubulures 17 a, 17 b, 17 c du collecteur d'admission primaire (fig 4) et il parvient par l'intermé- diaire du passage d'admission primaire 21 dans la chambre de combustion 11 Puisque les tubulures 17 a, 17 b, 17 c du collecteur d'admission primaire sont disposées symétriquement comme le montre la fig 4, la résistance à l'écoulement du mélange air-carburant dans lesdites tubulures est maintenue au minimum et le mélange air-carburant peut être réparti uni- formément dans les cylindres du moteur En conséquence, la combustion du carburant dans les cylindres, et par conséquent l'économie de carburant, sont améliorées à l'aide d'une struc- ture relativement simple des passages d'admission. Du fait que l'axe 28 de l'orifice d'admission primaire 26 du passage d'admission primaire 21 est orienté d'un angle compris entre 20 et 300 par rapport à l'axe 31, l'orifice d'admission primaire 26 est dirigé tangentiellement au bord périphérique 27 de la chambre de combustion 11 et en direction de la bougie d'allumage 12 Le mélange air-carbu- rant sortant de l'orifice d'admission primaire 26 crée ainsi une turbulence établie par une voie tourbillonnaire de Karman engendrée par la tige 15 de la soupape d'admission 13, de sorte que la vitesse de combustion du carburant dans la chambre de combustion 11 peut être augmentée en vue d'améliorer la combustion du carburant. Puisque la longueur t de la partie extrême droite du passage d'admission primaire 21 est suffisamment longue par comparaison à la section de l'orifice d'admission primaire 26, le mélange air-carburant sortant de l'orifice d'admission primaire 26 est empêché de s'étaler radialement vers l'exté- rieur et en conséquence, il peut être orienté de façon cohérente et s'écouler à vitesse élevée Comme le montre la fig 3, la consommatiqxicde carburant, représentée en fonction du taux de proportion air-carburant, est inférieure,lorsque ú > d à la consommation obtenue pour des taux aircarburant correspondant à la limite d'appauvrissement du mélange (LML) Cette améliora- tion de la limite d'appauvrissement du mélange résulte de l'amplification de la turbulence du mélange air-carburant imputable à l'augmentation de directivité du mélange air-carbu- rant sortant de l'orifice d'admission primaire 26 et on obtient ainsi une plus grande économie de carburant. Lorsque le moteur fonctionne sous des charges éle- vées, une grande quantité de mélange air-carburant sort du passage d'admission secondaire 22 pour pénétrer dans la chambre de combustion 11 Puisque le passage d'admission secondaire 22 n'est pas affecté défavorablement par la structure du dispo- sitif d'admission conforme à l'invention, l'efficacité de remplissage du passage d'admission secondaire 22 reste la même et les performances du moteur à pleine charge ne sont pas dimi- nuées. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au dispositif représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'admission pour un moteur à combus- tion interne comportant plusieurs cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une culasse ( 10) comportant des chambres de combustion ( 11) et supportant une soupape d'admision ( 13) et une bougie d'allumage ( 12) dans chacune desdites chambres de combustion, ladite soupape d'admission comportant une tige ( 15) montée à coulissement dans ladite culasse, qui comporte une surface de joint ( 10 a); (b) un passage d'admission primaire ( 21) défini dans ladite culasse ( 10) et communiquant avec chacune desdites chambres de combustion ( 11), ledit passage d'admission primaire comportant un orifice d'admission primaire ( 26) dirigé vers ladite tige ( 15) et ladite bougie d'allumage ( 12), ainsi qu'une ouverture ( 36) ménagée dans ladite surface de joint, cette ouverture ( 36) comportant un axe central faisant un angle inférieur à 90 par rapport à ladite surface de joint, ledit passage d'admission primaire ( 21) présentant une incurvation uniforme entre ledit orifice d'admission primaire ( 26) et ladite ouver- ture; (c) un passage d'admission secondaire ( 22) défini dans ladite culasse ( 10) et communiquant avec chacune des dites chambres de combustion ( primaire ( 26) débouchant dans ledit passage d'admission secon- daire ( 22); et (d) un collecteur d'admission ( 17) relié à ladite surface de joint ( 10 a) de ladite culasse ( 10). 2 Dispositif d'admission selon-la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collecteur d'admission comprend plusieurs tubulures primaires ( 17 a,17 b,17 c) communiquant chacune avec ledit passage d'admission primaire ( 21), lesdites tubulures primaires étant disposées symétriquement par rapport à un axe central du collecteur d'admission. 3 Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice d'admission primaire ( 26) comporte un axe qui coupe un bord périphérique ( 27) de ladite chambre de combustion ( 11) en un point P, ledit point P étant relié à un centre de la chambre de combustion par une droite qui fait un angle ( e) compris entre 20 et 30 par rapport audit axe. 4 Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit passage d'admission primaire ( 21) comporte une partie extrême droite ( 29) aboutissant audit orifice d'admission primaire ( 26) ayant une longueur ( t) supérieure à un diamètre dudit orifice d'admission primaire ( 26). Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit passage d'admission secondaire ( 22) comporte un orifice d'admission secondaire ( 23) débouchant dans ladite chambre de combustion, ledit passage d'admission primaire comportant un axe central incurvé, ledit orifice d'admission primaire ( 26) comportant une ligne centrale, une ligne droite étant orientée perpendiculairement à ladite surface de joint, ledit axe central incurvé étant intercalé entre ladite ligne centrale et ladite ligne droite, ladite ligne centrale et ladite ligne droite se coupant mutuellement en un point qui est espacé d'un axe de ladite tige ( 15) de ladite soupape d'admission ( 13) d'une distance supérieure à un diamètre dudit orifice d'admission secondaire ( 23).