Brevet FR2540178A1 — publié le 19840803

Les moteurs à combustion interne dotés de plusieurs soupapes d'admission par cylindre se caractérisent par des puissances spécifiques plus élevées que celles que l'on peut obtenir, à égalité de conditions, avec les moteurs n'ayant qu'une seule soupape d'admission par cylindre, car ils peuvent fonctionner avec des sections efficaces d'admission plus grandes en permettant par conséquent un meilleur rem- plissage des cylindres et des rendements volumétriques correspondants supérieurs, en particulier aux régimes élevés. Avec les moteurs de ce type il est également possible d'améliorer le remplissage des cylindres en adop- tant différents profils et calages pour les cames qui com- mandent les différentes soupapes d'admission des cylindres, car chaque profil peut être optimisé pour une plage de fonctionnement déterminée du moteur. En particulier, dans le cas de deux soupapes d'ad- mission par cylindre on peut choisir les profils des deux cames qui les commandent de telle manière que l'un d'entre eux puisse permettre de réaliser un remplissage efficace du cylindre aux bas régimes et l'autre d'optimiser ce même remplissage aux régimes élevés. Par exemple, une came qui présenterait un temps d'ouverture plus long que l'autre, avec des angles d'avance à l'ouverture et de retard à la fermeture plus grands, aurait pour conséquence d'améliorer le remplissage aux régimes élevés car elle favoriserait le lavage du cylindre pendant le croisement avec la soupape d'échappement tout en exploitant les phénomènes d'inertie et de résonnance qui se manifestent dans la colonne d'air ou de mélange qui entre dans le cylindre. En revanche, une came présentant un temps d'ouver- ture plus court est efficace aux bas régimes car elle empêche le refoulement des gaz brûlés vers l'admission, pendant le croisement avec la soupape d'échappement, tout en évitant le refoulement du mélange frais du cylindre vers l'admission au début de la course de compression. Toutefois, ces moteurs peuvent eux aussi présenter une diminution du rendement volumétrique lorsqu'ils fonctionnent aux bas régimes, avec des grandes ouvertures du ou des papillons de dosage de l'air ou du mélange aspiré. En effet, dans ces conditions, à travers une soupape d'admission ayant un temps d'ouverture plus grand, plus en avance à l'ouverture et plus en retard à la fermeture, une partie de la charge fraiche risque d'être refoulée vers le conduit d'admission correspondant, en raison du retard à la fermeture de cette même soupape, car, en absence des effets d'admission par inertie, elle est poussée par le piston qui amorce sa course de compression. Le but de la présente invention est par conséquent d'éviter ces pertes de remplissage en disposant des moyens de retenue dans le conduit d'admission qui alimente la soupape ayant le temps d'ouverture le plus long, lesdits moyens de retenue permettant l'afflux d'air ou de mélange vers le cylindre tout en empêchant le flux inverse du conduit d'admission vers l'extérieur. Grâce à cette solution, l'air ou le mélange frais introduit dans le cylindre à travers ladite soupape d'admis- sion entre dans ledit conduit d'admission à travers lesdits moyens de retenue qui, pendant la phase d'aspiration du cylindre correspondant, s'ouvrent dès qu'ils sont soumis à une différence de pression déterminée Par contre, le mélange frais qui aux bas régimes du moteur est refoulé par le cylindre dans ledit conduit d'admission, en raison du retard à la fermeture de ladite soupape d'admission, est retenu dans ce même conduit par lesdits moyens de retenue, qui à cet instant-sont fermés en raison de l'absence de ladite différence de pression qui provoque leur ouverture Ainsi, on réalise dans ledit conduit, entre les moyens de retenue et ladite soupape d'admission, une stagnation du mélange présentant une certaine surpression et qui par conséquent est en mesure de refluer dans le cylindre au début de la phase d'aspiration successive, en augmentant ainsi la densité de la charge du cylindre et en favorisant la sortie des gaz brûlés pendant le croisement avec la soupape d'échappement, d'o il résulte une nette amélioration duremplissage des cylindres du moteur aux bas régimes. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en coupe partielle de la culasse d'un moteur comportant un système d'aspiration selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Sur la figure 1 les références 10, 11, 12 désignent trois des conduits du collecteur d'admission 13 d'un moteur -10 à quatre cylindres en ligne, dont la culasse est désignée dans son ensemble par la référence 14; les conduits 10, 11, 12 sont parcourus par le mélange d'air et essence, ou éven- tuellement par de l'air seulement, qui alimente le moteur. Le papillon ou les papillons de dosage, habituellement dis- posés en-amont des conduits 10, 11, 12, ou dans ces mêmes conduits, pour régler l'alimentation du moteur, ne sont pas représentéssur la figure. Sur ladite figure, la référence 15 désigne dans son ensemble un bloc de raccordement interposé entre le col- lecteur 13 et la culasse 14 Le bloc 15 présente des conduits 16, 17, 18, coaxiaux avec les conduits 10, 11, 12, et porte des sièges pour le logement de corps 19, 20, 21 dans les- quels sont ménagés d'autres conduits 22, 23, 24 et 25, 26 dérivés des premiers Les références 27 et 28 désignent des goujons de blocage des corps 19 et 20 dans le bloc 15, tandis que les références 31, 32, 33 désignent des joints d'étanchéité montés en interposition. Les conduits 22, 23 et 24 sont raccordés à des conduits 34, 35 et 36 ménagés dans la culasse 14 et pourvus de soupapes d'admission 37, 38, 39; les conduits dérivés et 26 débouchent à travers des clapets de non-retour à lamelle 40, 41 dans les canaux 42 et 43 qui à leur tour sont raccordés à des conduits 44 et 45 ménagés dans la culasse et pourvus de soupapes d'admission 46 et 47. Les clapets de non-retour 40 et 41 sont constitués par des lamelles flexibles préchargées, fixées aux parois 48 et 49 des corps 20 et 21 au moyen de tétons rivés 50, 51, 52, 53 et de languettes courbées 54 et 55 interposées qui font office de butées de fin de course pour ces mêmes lamelles. Sur la figure 1, les traits interrompus représentent les périmètres des chambres de combustion 56, 57, 58 réali- sées sur la culasse du moteur; les références 59, 60, 61 désignent les soupapes d'échappement des cylindres, tandis que les références 62, 63, 64 et 65 désignent les bougies d'allumage, au nombre de deux pour chaque cylindre; les références 66, 67, 68 désignant les tubulures d'échappement ménagées dans la culasse et qui débouchent dans les conduits 69, 70 et 71 du collecteur d'échappement 72 Sur cette même figure 1 les références 73 et 74 désignent enfin les cavités permettant le passage de l'eau de refroidissement de la culasse. Dans le présent exemple, chaque cylindre est ali- menté à travers deux soupapes d'admission de dimensions dif- férentes: une plus petite, 46, 47, et une plus grande, 37, 38, afin d'augmenter la vitesse du courant de fluide qui passe à travers une soupape, la plus petite, et obtenir ainsi un effet de turbulence qui rend plus homogène le mélange d'air et d'essence entrant dans le cylindre, avec par conséquent une amélioration de la combustion. Il est d'autre part prévu que les soupapes les plus grandes, 37, 38, 39, sont actionnées par des cames qui présentent des angles d'ouvertures plus réduits par rapport à ceux des cames qui actionnent les soupapes les plus petites, 46 et 47; par conséquent, ces dernières fonction- nent avec des angles d'avance à l'ouverture et des angles de retard à la fermeture plus grands et favorables pour améliorer le remplissage aux charges élevées, tandis que les premières travaillent avec des angles d'avance à l'ou- verture et des angles de retard à la fermeture moins grands et appropriés pour éviter des pertes de remplissage aux faibles charges. De plus, selon l'invention, les conduits d'admis- sions dérivés, comme 25 et 26, sont pourvus de clapets de non-retour, 40, 41, qui permettent l'entrée de l'air ou du mélange dans les conduits 44 ou 45 pendant les phases d'aspiration des cylindres respectifs, dès que la différence de pression s'établissant de part et d'autre des lamelles et 41 est capable de vaincre la précharge de ces mêmes lamelles en les soulevant jusqu'à ce qu'elles arrivent en butée contre les languettes recourbées 54 et 55. En revanche, lorsque ladite différence de pression descend au-dessous de la valeur nécessaire pour vaincre la précharge des lamelles 40 et 41, ces dernières ferment les conduits 44 et 45, de sorte que le mélange qui risque d'être refoulé depuis les cylindres vers les tubulures d'admission 44 et 45 en raison des grands angles de retard à la fermeture des soupapes 46 et 47 lorsque le moteur fonctionne aux bas régimes avec des grands angles d'ouverture du volet ou des volets de dosage des gaz est retenu dans ces mêmes tubulures 44 et 45 en empêchant son refoulement vers les tubulures d'admission 10, 11, 12 On réalise ainsi dans les conduits 44 et 45 une stagnation du mélange qui garde une certaine surpression et qui par conséquent est en mesure de refluer dans le cylindre correspondant au début de la phase d'aspiration successive, en augmentant ainsi la densité de la charge fraiche et en favorisant la sortie des gaz brûlés, avec un effet de lavage, pendant le croisement avec les soupapes d'échappement 59, 60 et 61 On obtient ainsi une amélioration sensible du remplissage du moteur aux bas régimes. Comme on peut le voir sur la figure 1, les clapets de non-retour 40 et 41 sont disposés en amont des conduits d'admission ménagés dans la culasse 14 du moteur, et se trouvent par conséquent à une distance suffisante des sou- papes d'admission pour préserver ces dernières des contrain- tes thermiques dues à un refoulement éventuel des gaz brûlés vers les conduits d'admission. REVENDICATIONS 1 Système d'admission pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres comportant plusieurs soupapes d'admission ( 46,47) pour chaque cylindre et des conduits d'admission correspondants ( 44, 45), caractérisé par le fait que l'un des conduits d'admission ( 42, 44 et 43, 45) de chaque cylindre est pourvu de moyens de retenue ( 40, 41) disposés en série avec la soupape d'admission respective, lesdits moyens de retenue permettant le flux vers le cylindre et empêchant le flux inverse du conduit d'admission vers l'extérieur. 2 Système d'admission selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de retenue ( 40,41) sont disposés dans celui, parmi les conduits d'admission de chaque cylindre, qui est pourvu de la soupape d'admission ayant le temps d'ouverture le plus long. 3 Système d'admission selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de retenue ( 40,41) sont disposés dans celui, parmi les conduits d'admission de chaque cylindre, qui est pourvu de la soupape d'admission ( 46, 47) ayant la section de passage la plus petite. 4 Système d'admission selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des conduits d'admis- sion ( 441, 45) réalisés dans la culasse du moteur et des conduits d'admission ( 42, 43) réalisés dans un bloc de rac- cordement ( 15) et reliés aux premiers, lesdits moyens de retenue ( 40, 41) étant montés dans ledit bloc de raccordement ( 15) au niveau d'un des conduits d'admission de chaque cylindre.