Brevet FR2584139A1 — publié le 19870102

DISPOSITIF ET METHODE PERMETTANT DE GENERER UN TOURBILLON A INTENSITE VARIABLE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention concerne un dispositif et une methode permettant de générer dans une chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé, lors de la phase d'admission de ce cylindre, un tourbillon dont l'intensité varie avec la puissance délivrée par le moteur. Lors de la phase d'admission dans un cylindre d'un moteur à combustion interne la création d'un tourbillon dans ce cylindre ameliore la combustion notamment l'aptitude au fonctionnement en melange pauvre du moteur à allumage commandé à faible charge. Par contre les mouvements d'air augmentent les échanges thermiques, ce qui favorise le "cliquetis" lors du fonctionnement à pleine ouverture. L'on conçoit donc l'intérêt d'un dispositif et d'une méthode permettant de générer dans un cylindre lors de la phase d'admission un tourbillon dont l'intensité est variable avec la puissance développée par le moteur. Selon une variante de la présente invention la variation de l'intensité de tourbillon est réalisée automatiquement par le fonctionnement du moteur lui-meme. L'objet de l'invention est un systeme d'admission amélioré pour moteur à combustion interne permettant la creation d'un tourbillon dans le cylindre pendant la phase d'admission, lrimtensité de ce tourbillon étant d'autant plus élevée que la puissance développée par le moteur est plus faible, c'est-à-dire que le regime de rotation est plus faible et/ou que la charge est plus reduite. Ainsi la présente invention concerne un dispositif améliorant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, ce moteur comportant un organe d'étranglement provoquant une perte de charge à l'admission d'au moins un cylindre dudit moteur ; ce moteur comportant une soupape d'admission. Le dispositif selon l'invention se caractérise en ce qutil comporte un conduit auxiliaire adapté à mettre en relation, pendant une fraction au moins de la phase d'admission dudit cylindre, d'une part une source de gaz à une pression supérieure à celle régnant en aval de l'étranglement pour au moins une portion de la plage de fonctionnement dudit moteur et d'autre part, la chambre de combustion dudit cylindre, une portion dudit conduit auxiliaire étant aménagée dans le corps de la soupape. La source d'air pourra être constituee par le milieu environnant ledit moteur. Lorsque le dispositif selon l'invention est appliqué au cas ou l'organe d'étranglement est situé dans une canalisation le conduit auxiliaire selon l'invention pourra déboucher dans ladite canalisation en amont dudit organe d'étranglement. La portion du conduit auxiliaire aménagee dans le corps de la soupape pourra être la partie terminale du conduit auxiliaire et l'orifice de sortie de cette portion du conduit auxiliaire pourra être placée sur le corps de la soupape en amont de sa portee en considérant le sens d'ecoulement des gaz. L'orifice de sortie pourra être cylindrique et son axe et celui de la tige de la soupape pourront faire entre eux un angle A inférieur à 90". Cet angle A pourra être compris de préférence entre 75" et 90". Le cylindre generateur de l'orifice de sortie de la soupape pourra être tangent à la tête de la soupape. La présente invention concerne également une méthode pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne ce moteur comportant une soupape d'admission, un organe d'étranglement provoquant une perte de charge à l'admission d'au moins un cylindre, cette méthode se caractérise en ce que l'on met en communication par l'intermédiaire de la soupape, pendant une fraction au moins de la phase d'admission dudit cylindre, la chambre de combustion de ce cylindre avec une source de gaz se trouvent à une pression supérieure à celle des gaz admis dans ledit cylindre après leur passage à travers l'organe d'étranglement. La présente invention peut être appliquée aux moteurs à combustion interne de traction. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaitront plus clairement à la description qui suit d'un exemple particulier de réalisation nullement limitatif, illustre par les figures ci-annexees parmi lesquelles - la figure 1 représente un schema de principe de ce mode de realisation. - La figure 2 montre le positionnement de l'orifice de sortie du conduit auxiliaire lorsque cet orifice est aménagé sur une soupape, et, - les figures 3 et 4 montrent l'influence du dispositif selon l'invention sur l'intensité du tourbillon produit dans la chambre de combustion en fonction respectivement de la charge et du régime de rotation du moteur. La référence 1 de la figure 1 désigne un moteur à combustion interne comportant un cylindre 2. La figure 1 represente la phase d'admission du cylindre 2 alors que le piston 3 descend et que la soupape d'admission 4 est ouverte. La référence 5 désigne le siège de la soupape qui coopère avec la portée 6 de la soupape lorsque la phase d'admission est terminée. La référence 7 désigne la tête de la soupape dans son ensemble et la référence 8 la queue ou tige de soupape. L'espace compris entre la culasse 9 et la face superieure 10 du piston 3 et le cylindre 2 definit la chambre de combustion 11. Le systeme d'admission selon l'invention comprend un conduit d'admission 12, des moyens pour réaliser le mélange carburé (par exemple un carburateur 13 ou un système d'injection) un papillon 14 de reglage de la pression dans le conduit d'admission 12. Selon l'invention un conduit auxiliaire 15 relie la chambre de combustion 11 à une source de gaz dans laquelle règne une pression supérieure à celle régnant en aval d'un étranglement et cela pendant une fraction au moins de la phase d'admission et sur au moins une portion de la plage de fonctionnement du moteur. Dans le cas de la figure 1 le conduit auxiliaire 15 comporte une portion 16 aménagée à l'intérieur de la soupape d'admission 4, cette portion comporte une extrémité qui debouche par un orifice 17 à la partie inférieure de la soupape 4, l'autre extrémité est en communication par un orifice 18 avec le reste du conduit auxiliaire 19 ou deuxième portion du conduit de communication lorsque la soupape 4 est ouverte. Ainsi, ce circuit auxiliaire comporte la portion du conduit aménagé dans la soupape et la portion restante de ce même conduit qui peut être relié selon les realisations - avec l'air à la pression atmosphérique, - avec l'air à une pression inférieure à la pression atmosphérique, - avec le circuit de mélange carburé en amont du papillon de reglage. C'est ainsi que l'air ou le mélange carburé introduit par la portion 16 du conduit auxiliaire aménagé dans la soupape, est dirigé de manière à produire un jet auxiliaire 20 donnant naissance à un tourbillon 21 lors de l'admission dans le cylindre, la disposition du conduit débouchant à la partie inférieure de la soupape étant telle que le tourbillon produit par la soupape s ajoute à l'éventuel tourbillon créé par le conduit d'admission principal. Le dispositif représenté à la figure 1 présente une telle caractéristique sans pour autant faire appel à une conduite complémentaire partant de l'orifice de sortie 17 de la tige et aboutissant sensiblement au niveau de la portée 6 de la soupape. I1 a même été constaté que dans certains cas une telle conduite complémentaire pouvait contrarier le tourbillon créé par le conduit d'admission principal. A la figure 1, sur la partie supérieure de la queue 8 de soupape, il a eté aménagé un méplat 22 qui coopère avec une butée 23 qui est fixée au guide de soupape 24 par l'intermédiaire d'une vis 25. La butée et le méplat empêchent la soupape de tourner ceci afin de maintenir fixe la direction du jet 20. L'avantage du systeme d'admission selon l'invention reside dans le fait que le debit au travers du conduit auxiliaire 15 est d'autant plus élevé que la pression dans le cylindre 11 pendant la période d'ouverture dudit conduit est plus importante donc lors du fonctionnement du moteur à faible charge ; l'intensité du tourbillon généré par le jet auxiliaire 20 est donc d'autant plus importante que la charge du moteur est plus faible. De même,le temps disponible à l'introduction du debit au travers du conduit auxiliaire étant inversement proportionnel au régime de rotation la quantité de gaz introduite donc l'intensité du tourbillon généré par le jet auxiliaire est également croissante lorsque le régime du moteur diminue. En résumé le système d'admission génère un tourbillon dont l'intensité est naturellement décroissante lorsque la puissance developpée par le moteur augmente. Ceci est illustré par les figures 3 et 4. Le graphe de la figure 3 comporte en abscisse le remplissage R du moteur. L'echelle est inversée, c'est-à-dire que les faibles taux de remplissage correspondant aux faibles charges sont vers la droite de la figure. L'échelle des ordonnées de la figure 3 correspondant à l'intensité du tourbillon I. L'intensité du tourbillon est definie par le rapport de la composante tangentielle de la vitesse considerée dans un repère cylindrique ayant pour axe celui du cylindre à la composante axiale de la vitesse dans ce même repère. La courDe 27 correspond au fonctionnement d'un dispositif selon l'art antérieur. On constate qu'aux faibles charges l'efficacité des tourbillons est petite. Les courbes 28, 29, 30 et 31 correspondent au fonctionnement d'un dispositif selon l'invention suivant le mode de realisation de la figure 1 pour lequel l'orifice de sortie 17 est cylindrique. Les courbes 28, 29, 30 et 31 correspondent à un angle A entre l'axe 32 de l'orifice de sortie 17 et l'axe 33 de la soupape égal respectivement à 90, 85, 80 et 750. Pour ces quatre valeurs angulaires, le perçage de l'orifice 17 a éte réalisé de telle manière que le cylindre s'appuyant sur les parois de l'orifice de sortie 17 soit tangent à la tête de soupape 7. A la figure 2, la droite 34 correspond à la génératrice du cylindre tangente à la tête de soupape au point 35 qui est à l'extrémitéde la portee 6 de la soupape. Bien entendu l'angle A sera de préférence inférieur à 90" encore que ceci depende de la position de la soupape dans la chambre de combustion. Toutefois de bons résultats ont eté obtenus pour un angle A compris entre 75 et 900. Les courbes 28 à 31 montrent bien que le dispositif selon l'invention augmente l'intensité du tourbillon à faible remplissage, c'est-à-dire pour les faibles charges. La figure 4 montre l'influence du dispositif selon l'invention sur l'intensité du tourbillon I qui est porté en ordonne, en fonction du régime de rotation du moteur, qui est porté en abscisse. La courbe 36 montre l'intensité moyenne du tourbillon dans la chambre de combus-cion pour un dispositif selon l'art antérieur et la courbe 37 l'intensité du tourbillon provoque par un dispositif selon la presente invention. Dans le cas de la figure 1 la tige de soupape forme un tiroir. L'ouverture du conduit auxiliaire peut ainsi être limitée â une fraction de la période d'admission dans le cylindre, de façon à accroitre l'efficacité du débit auxiliaire quant a la production du tourbillon pendant la phase d'admission. Les traits en pointillés 2b illustre une possibilité de connexion du conduit auxiliaire en amont du papillon 14. REVENDICATIONS 1 - Dispositif ameliorant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, ce moteur comportant une soupape d'admission, un organe d'étranglement provoquant une perte de charge à l'admission d'au moins un cylindre dudit moteur, caractérise en ce qu'il comporte un conduit auxiliaire (15) adapté a mettre en relation pendant une fraction au moins de la phase d'admission dudit cylindre, d'une part, une source de gaz dans laquelle règne une pression supérieure à celle régnant en aval dudit étranglement (14) pour au moins une portion de la plage de fonctionnement dudit moteur (1) et d'autre part la chambre de combustion dudit cylindre (2), une portion (16) dudit conduit auxiliaire étant aménagée dans le corps de ladite soupape (4). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source de gaz est constituée par le milieu environnant ledit moteur. 3 - Dispositif selon la revendiation 1 appliqué au cas où l'organe d'étranglement est situé dans une canalisation, caractérisé en ce que ledit conduit auxiliaire (15) debouche dans ladite canalisation (12) en amont dudit organe d'étranglement (14). 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion (16) dudit conduit auxiliaire (15) aménagée dans le corps de la soupape (4) est la partie terminale dudit conduit auxiliaire (15) et en ce que l'orifice de sortie (17) dudit conduit auxiliaire est placé sur le corps de ladite soupape (4) en amont de sa portee (6). 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit orifice de sortie (17) est cylindrique et en ce que l'axe (32) dudit orifice et l'axe (33) de la tige de ladite soupape font entre eux un angle A inférieur à 90". 6 - Dispositif selon la revendiation 5 caractérisé en ce que ledit angle A est compris entre 75 et 900. 7 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le cylindre générateur dudit orifice (17) est tangent à la tête (7) de ladite soupape (4). 8 - Méthode pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une soupape et un organe d'étranglement provoquant une perte de charge à l'admission d'au moins un cylindre, caractérisée en ce que l'on met en communication, par l'intermédiaire de ladite soupape, pendant une fraction au moins de la phase d'admission dudit cylindre, la chambre de combustion de ce cylindre avec une source de gaz se trouvant à une pression supérieure à celle des gaz admis dans ledit cylindre après leur passage à travers l'organe d'étranglement.