Brevet FR2520810A1 — publié le 19830805

La présente invention concerne un dispositif d'admission pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. On connaît des moteurs à combustion interne comportant un dispositif d'admission composé d'un passage d'admission primaire assurant l'introduction d'un mélange air-carburant dans un cylindre du moteur quand le moteur fonctionne dans une gamme complète de charges et un passage d'admission se- condaire assurant l'introduction d'un supplément de mélange air-carburant dans le cylindre de moteur quand celui-ci fonc- tionne sous des charges relativement fortes Lorsqu'un tel dispositif d'admission est incorporé à un moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres,le mélange air-carburant tend à refluer à partir des passages d'admission primaires reliés aux cylindres dont les soupapes d'admission sont fermées en pénétrant sous forme d'un écoulement de fuite dans les passages d'admission secondaires de ces cylindres,puis dans un passage d'admission secondaire relié à un cylindre dont la soupape d'admission est ouverte Le mélange air-carburant de fuite pénètre alors dans ce dernier cylindrece qui réduit 1 vitesse de pénétration dans ce cylindre du mélange air- carburant arrivant par le passage d'admission primaire et affaiblit par là le mouvement tourbillonnaire du mélange dans la chambre de combustion. On a déjà tenté d'éviter de tels écoulements de fuite du mélange air-carburant dans les passages d'admission se- condaires,notamment au moyen de soupapes d'arrêt ou de soupapes d'étranglement respectivement montées dans les passa- ges d'admission secondaires Toutefoisla présence des soupapes d'arrêt augmente la résistance à l'écoulement du mélange dans les passages d'admission secondaires Les soupa- pes d'étranglement sont aussi désavantageuses en ce qu'elles rendent l'ensemble de la structure assez complexe. La présente invention a pour but de proposer un dispo- sitif d'admission pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, ce dispositif d'admission comportant des tubulures de collecteurs primaires et secondaires dimensionnées de façon que les écoulements de fuite de mélange air-carburant renfor- cent le mouvement tourbillonnaire du mélange dans les chambres de combustion pour améliorer la combustion du carbu- rant dans celles-ci. Suivant la présente inventionun dispositif d'admission pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres com- prend une culasse comportant plusieurs chambres de combustion ménagées dans une de ses surfaces et plusieurs orifices d'admission communiquant respectivement avec les chambres de combustionun collecteur d'admission primaire comportant plusieurs tubulures primaires Pommuniquant respectivement avec les orifices d'admission,et un collecteur d'admission secon- daire comportant plusieurs tubulures secondaires communiquant respectivement avec les orifices d'admission Les tubulures primaires et secondaires sont dimensionnées de façon à satis- faire à la relation (n 1)Si 4 52, o S représente la sec- tion droite de chacune des tubulures primaires, 55 représente la section droite de chacune des tubulures secondaires et n désigne le nombre de cylindres. Quand le moteur fonctionne sous des charges faibles et moyennesle mélange air-carburant arrivant des tubulures primaires engendre dans les chambres de combustion des tourbillons puissants renforcés par un écoulement de fuite de mélange air-carburant provenant des tubulures secondaires. Ces puissants tourbillons améliorent le mélange de l'air et du carburant dans les chambres de combustion et assurent la combustion rapide du mélangece qui relève les limites de pauvreté du mélange et de recyclage des gaz d'échappement. Par conséquentles gaz d'échappement sont mieux épurésla conduite devient plus facile et l'économie de carburant est améliorée. Attendu qu'on n'utilise pas de soupapes d'arrêt ou d'étranglementil n'y a pas augmentation de la résistance à l'écoulement du mélange, ni réduction de la puissance de sortie du moteur En outrele dispositif d'admission selon l'invention est de construction simple et est composé d'un nombre minimum de pièces. Ces buts caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va maintenant être donnée,à titre d'exemple non limitatif, d'un mode préféré de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés,sur lesquels: Fig l est une vue en section droite d'un moteur à combustion interne comportant un dispositif d'admission selon la présente invention; Fig 2 est une vue en plan du dispositif d'admission selon l'invention;et Fig 3 est une vue en plan à échelle agrandie d'un orifice d'admission du dispositif d'admission représenté sur la figure 2. Comme représenté sur les figures 1 et 2,un moteur à combustion interne auquel est incorporée la présente inven- tion comprend un bloc-cylindres 10 comportant une chemise d'eau 11 et plusieurs cylindres (quatre dans l'exemple choisi)12, 13,14,15 dans lesquels coulissent des pistons 16 respectifs Une culasse 17,montée sur le bloc cylindres, présente plusieurs chambres de combustion (quatre dans l'exemple choisi) 18, 19, 20,21 débouchant respectivement au-dessus des cylindres 12, 13, 14, 15 et communiquant avec eux La culasse 16 présente aussi plusieurs orifices d'admission (quatre dans l'exemple choisi)22, 23, 24, 25 qui débouchent respectivement dans les chambres de combustion 18, 19, 20,21. Un collecteur d'admission comporte un collecteur d'admission primaire 26 assurant l'introduction d'un mélange air-carburant dans les chambres de combustion 18 à 21 quand le moteur fonctionne dans une pleine gamme de chargeset un collecteur d'admission secondaire 27 assurant l'introduction d'un mélange air-carburant dans les chambres de combustion 18 à 21 quand le moteur fonctionne sous des charges relative- ments élevéesles collecteurs d'admission primaire 26 et secondaire 27 partant d'un carburateur double corps 28. Le carburateur double corps 28 présente un passage primaire 29 relié au collecteur d'admission primaire 26 et un passage secondaire 30 relié au collecteur d'admission secondaire 27 Le collecteur d'admission primaire 26 est composé de quatre tubulures primaires 32, 33, 34,35, qui partent d'un tuyau primaire commun 31 et font communiquer le passage primaire 29 du carburateur 28 respectivement avec les orifices d'admission 22, 23, 24, 25 D'une manière analoguele collec- teur d'admission secondaire 27 est composé de quatre tubulures secondaires 37, 38, 39,40 qui partent d'un tuyau secondaire commun 36 et font communiquer le passage secondaire 30 du carburateur 28 respectivement avec les orifices d'admission 22,23,24,25 Les tubulures primaires 32 à 35 et secondaires 37 à 40 se rejoignent respectivement, immédiatement en amont des orifices d'admission 22 à 25,comme représenté sur la figure 2. Chacune des tubulures primaires 32 à 35 présente un tronçon terminal qui débouche dans l'une des chambres de combustion 18 à 21 dans une direction tangentielle à la chambre de combustion et aussi parallèle que possible à la surface de joint 17 a de la culasse 17 Chaque tubulure primaire a une section droite 51 relativement faible Avec cette structurele mélange aircarburant passe de chaque tubulure primaire dans la chambre de combustion sous forme d'un tour- billon horizontal assez puissant et doté d'assez de résistan- ce à l'écrasement pour que le mélange air-carburant puisse brûler entièrement. Chacune des tubulures secondaires 37 à 40 a uneaire de section 5 2 relativement grande et présente un tronçon terminal qui débouche dans l'une des chambres de combustion 18 à 21 suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de joint 17 a de la culasse en vue d'un remplissa- ge plus efficace. L'aire de section 51 de chaque tubulure primaire 32 à et celle 52 de chaque tubulure secondaire 37 à 40 sont choisies conformes à la relation suivante: (n 1) Sl 4 S 2 o N est le nombre de cylindres du moteur. Dans la réalisation choisie à titre d'exemple,attendu que le moteur comporte quatre cylindres 12 à 15,les sections 51, 52 sont choisies conformes à la relation 3 S, 4 52. Ainsion dimensionne chaque tubulure secondaire de façon que sa section soit égale ou supérieure à la section totale des trois tubulures primaires Avec cet agencement,la vitesse de l'écoulement de fuite de mélange air-carburant dans les tubulures secondaires et abaissée pour que le mélange air- carburant passant dans chaque tubulure primaire puisse donner lieu à un écoulement de fuite afin d'établir et de renforcer le mouvement tourbillonnaire dans la chambre de combustion associée. Les orifices d'admission 22 à 25 peuvent être ouverts et fermés par des soupapes d'admission 41 montées à coulisse- ment dans la culasse 17 Un tuyau d'échappement 42 comporte quatre tubulures 43, 44, 45,46 communiquant respectivement avec les chambres de combustion 18 à 21 respectivement par des orifices d'échappement, 47, 48, 49,50,qui peuvent être ouverts et fermés par des soupapes d'échappement 51 montées à un coulissement dans la culasse 17. Quand le moteur à combustion interne fonctionne sous des charges relativement faibles ou moyennes,du mélange air-carbu- rant arrive par les tubulures primaires 32 à 35 dans les chambres de combustion 18 à 21 respectives dans lesquelles il engendre de puissants tourbillons en s'écoulant à grande vitesse du fait que la section 51 des tubulures primaires est relativement faible Quand le piston 16 de l'un des cylindrespar exemple 12,effectue sa course d'aspirationle mélange air-carburant présent dans chacune des tubulures primai- res 33,34,35 des autres cylindres 13,14,15,qui sont alors fermés par les soupapes d'admission 41,est refoulé sous la forme d'un écoulement secondaire de fuitepar les tubulures-secondaires 38,39,40, jusque dans la tubulure secondaire 37 Cet écoulement secondaire de fuite pénètre alors dans la chambre de combustion 18 dans le sens même dans lequel l'écoulement secondaire normal passerait de la tubulure secondaire 37 dans la chambre de combustion 18,et a donc tendance à ralentir le mélange arrivant de la tubulure primaire 32. Attendu que la somme des sections 51 des tubulures primaires 33,34,35 est égale ou inférieure à la section 52 de la tubulure secondaire 37, le mélange de fuite arrivant par cette tubulure secondaire 37 s'écoule à une vitesse inférieu- re à celle à laquelle du mélange sort de la tubulure primaire 32 Par conséquent, l'écoulement secondaire de fuite est si faible qu'il ne erturbe pas le tourbillon engendré par le mélange primaire qest par contre aspiré dans ce tourbillon pour le renforcer Ce renforcement du tourbillon contribue à rendre la combustion du mélange air-carburant plus complète dans la chambre de combustion 18. Quand le moteur fonctionne sous une charge plus forte,du mélange aircarburant arrive par les collecteurs primaire 26 et secondaire 27 dans les chambres de combustion 18 à 21. Attendu que chacune des tubulures secondaires 37 à 40 a la grande section 52 et débouche à peu près perpendiculairement dans la chambre de combustion,le mélange air-carburant qui l'emprunte arrive en quantité relativement importante,ce qui évite une réduction du rendement de remplissage et permet au moteur de fournir à sa sortie assez d'énergie pour répondre à la charge accrue. Comme représenté sur la figure 3,1 la paroi de la chambre de combustion 18 peut présenter une paroi en saillie 53 au point de jonction des tubulures primaire 32 et secondaire 37 afin de dévier le mélange air- carburant sortant de la tubulure secondaire 37 de façon qu'il tourbillonne suivant la flèche 53 dans la chambre de combustion 18 Le tronçon terminal de la tubulure primaire 32 qui débouche dans la chambre de combustion 18 peut présenter une gorge 54 des- tinée à guider le mélange air-carburant arrivant de la tubulure primaire 32 dans la direction voulue pour qu'il renforce le tourbillon de mélange air-carburant établi dans la chambre de combustion 18. Les tubulures secondaires 37 à 40 peuvent avoir le même diamètre sur toute leur longueur comme représenté sur la figure 2,ou avoir un diamètre accru,afin d'avoir la section souhaitéeau niveau de leurs Jonctions avec les tubulures primaires. Bien que, dans la réalisation choisie à titre d'exemple, le dispositif d'admission selon l'invention soit appliqué à un moteur à combustion interne à q atre cylindresla présente invention est aussi applicable à des moteurs à combustion interne à deux cylindres ou plus. Bien entendula description qui précède n'est pas limi- tative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'au- tres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 8 2520810 REVENDICATIONS l.Dispositif d'admission pour moteur à combustion inter- ne comportant plusieurs cylindres,caractérisé en ce qu'il comprend:s (a) une culasse ( 17)comportant plusieurs chambres de combustion ( 18,19,20, 21) ménagées dans 1 ' une de ses surfaces et plusieurs orifices d'admission ( 22,23,24,25)communiquant respectivement avec lesdites chambres de combustion; (b)un collecteur d'admission primaire ( 26) comportant plusieurs tubulures primaires ( 32,33,34,35)qui communiquent respectivement avec lesdits orifices d'admission:et (c)un collecteur d'admission secondaire ( 27)comportant plusieurs tubulures secondaires ( 37,38,39,40)qui communiquent respectivement avec lesdits orifices d'admission,lesdites tubulures primaires et secondaires étant dimensionnées de façon à satisfaire à la relation (n-l)Sl desdits cylindres. 2.Dispositif d'admission selon la revendication l,carac- térisé en ce que lesdites tubulures secondaires comportent des tronçons terminaux qui débouchent respectivement dans lesdites chambres de combustion dans une direction transversale à ladite surface de la culasse. 3.Dispositif d'admission selon la revendication l,carac- térisé en ce que lesdites tubulures primaires comportent des tronçons terminaux qui débouchent respectivement dans lesdites chambres de combustion dans une direction sensiblement parallèle à ladite surface de la culasse. 4.Dispositif d'admission selon la revendication l,carac- térisé en ce que lesdites tubulures secondaires ont le même diamètre sur toute leur longueur.