Brevet FR2591665A1 — publié le 19870619

La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne et elle concerne en particulier la configuration des collecteurs d'admission utilisés pour être montés sur de tels moteurs. Des expériences exécutées dans le passé ont permis d'établir que, si, dans la phase de l'étude et de la mise au point d'un moteur à combustion interne, on désire porter au maximum la puissance développée par le moteur, il est nécessaire de réduire à un minimum la lon- gueur des conduits d'admission, afin de limiter. à un minimum les pertes de charges liées à 1'r dmission du mélange dans les chambres de combustion du moteur. La réduction de la longueur du trajet d'admission du mélange permet en effet d'obtenir un meilleur remplissage des chambres de combustion aux régimes élevés. Par contre, si l'on veut privilégier le couple maximum qu'on peut obtenir aux bas régimes de rotation, il est préférable d'utiliser des conduits d'admission de grande longueur qui, en faisant apparaitre des phénomènes de résonance dans leur volume intérieur, favorisent le remplissage à bas régime. I1 a déjà été proposé antérieurement pour cette raison d'utiliser des collecteurs d'admission possédant une longueur qui varie en fonction des régimes de rotation du moteur. La présente invention se rapporte à un collecteur d'admission "à longueur variable" pour moteurs à combustion interne, qui présente une configuration générale qui rend son utilisation particulièrement efficace et avantageuse sur les moteurs à combustion interne possédant au moins deux groupes de chambres de combustion, et qui possede deux branches (capacités) respectivement associées à l'un et à l'autre desdits groupes de chambres de combustion. Le collecteur selon l'invention est caractérisé en ce que, pour chaque chambre de combustion, il est pré vu - une première voie d'admission capable de relier cette chambre de combustion à la branche du collecteur associée au groupe de chambres de combustion dont cette chambre fait partie ; - une deuxième voie d'admission, de longueur inférieure à celle de la première voie d'admission, et capable de relier ladite chambre de combustion à la branche du collecteur qui est associée à l'autre groupe de chambres de combustion ; et - des moyens obturateurs capables d'activer sélectivement ladite première voie d'admission ou ladite deuxième voie d'admission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en: élévation avant, avec arrachements partiels et en coupe, d'un moteur à combustion interne sur lequel est monté un collecteur d'admission selon l'invention ; et la figure 2 est une vue partielle du moteur de la figure 1, prise selon la direction indiquée par la flèche II de la figure 1. Sur la figure 1, on a désigné dans son ensemble par M un moteur à combustion interne à cylindres en V dont on a représenté schématiquement, en tant que parties essentielles, le bloc cylindres , l'une des extrémités du vilebrequin W et les deux culasses H. Chacune des culasses H définit les parois de tête d'un groupe correspondant de chambres de combustion. Chaque groupe peut comprendre, par exemple, quatre chambres de combustion. Toutefois, le terme de groupe tel qu'il est utilisé dans la description et dans les revendications du présent mémoire, devra s'entendre comme pouvant couvrir aussi bien un "groupe" constitué en fait par une seule chambre de combustion. Deux de ces chambres de combustion (une pour chaque culasse H) sont représentées schématiquement en traits interrompus et indiquées en I sur la figure 1. Les culasses H sont traversées par les extrémités terminales A des conduits d'admission par lesquels le mélange combustible est introduit à l'intérieur des chambres de combustion I, et par les extrémités terminales E des conduits d'échappement par lesquels les résiduts de combustion sont expulsés à l'extérieur. Les extrémités A des conduits d'admission aboutissent à un collecteur d'admission indiqué dans son ensemble par 1. Selon une configuration connue en soi, le collecteur 1 comprend deux branches ou capacités 2, 3 qui s'étendent dans des positions juxtaposées, chacune dans une position qui surmonte l'une des culasses H du moteur M. Chaque branche ou capacité 2, 3 du collecteur 1 est donc associée à un groupe de chambres de combustion I qui lui correspond respectivement. Les deux capacités 2, 3 du collecteur 1 confluent vers un ou plusieurs conduit(s) d'admission princiDaux dans lesquels une ou plusieurs unité(s) d'injection du carburant (non représentées) sont interposées, en aval d'un filtre à air (non représenté). La caractéristique essentielle du collecteur 1 selon l'invention réside dans le fait que, à la différence de ce qui se produit dans les collecteurs de type connu (dans lesquels chaque chambre de combustion communique exclusivement avec la capacité du collecteur qui est associée à la culasse dont cette chambre de combustion fait partie) chaque chambre de combustion I communique avec les deux capacités 2, 3 du collecteur 1, ainsi que ceci est le plus clairement visible sur la vue en perspective de la figure 2. Plus précisément, de chaque chambre de combus tion I (extrémité A), part un conduit d'admission comDrenant un premier tronçon 4 et un deuxième tronçon 5. Le premier tronçon 4 relie la chambre de combustion I à la capacité 2 ou 3 du collecteur qui est la plus proche de la chambre I considérée, c'est-à-dire à la capacité du collecteur qui est associée au groupe de chambres de combustion dont la chambre considérée fait partie. Le deuxième tronçon 5 s'étend entre les deux capacités 2 et 3 du collecteur 1 et permet à la chambre de combustion de communiquer également avec- l'autre capacité du collecteur, c'est-à-dire avec la capacité associée à l'autre groupe de chambres de combustion du moteur M. De cette façon, le collecteur selon l'invention comprend, pour chaque chambre de combustion I, une première voie d'admission (de longueur réduite), définie par le seul premier tronçon de conduite 4, et une deuxième voie d'admission (possédant une longueur supérieure à celle de la première voie d'admission), définie par le premier tronçon 4 et par le deuxième tronçon 5, qui sont disposés en série l'un par rapport à l'autre sous l'aspect fluidodynamique. On a indiqué en 6 des obturateurs du type papillon montés (à raison d'un par chambre de combustion I) à l'intérieur des deux capacités 2 et 3 du collecteur, dans la région de raccordement entre le premier tronçon 4 et le deuxième tronçon 5 du conduit d'admission associé à chaque chambre de combustion I. En particulier, chaque papillon 6 est monté pour pivoter sur son arbre respectif 6a de manière à pouvoir être sélectivement orienté entre une position d'ouverture représentée en traits interrompus et indiquée en O sur les dessins, et une position de fermeture, représentée en traits continus et indiquée en C sur les figures du dessin. Lorsque chaque papillon 6 se trouve dans la po sition d'ouverture 0, il met le premier tronçon 4 du conduit d'admission'auquel il est associé en communication directe avec la capacite du collecteur dans laquelle ce papillon est monté, en fermant au moins partiellement le deuxième tronçon 5 du même conduit. La chambre de combustion I qui lui correspond est donc mise en communication avec la capacité du collecteur 1 qui en est la plus rapprochée. La chambre de combustion I est donc alimentée à travers un conduit d'admission "court", ce qui établit des conditions qui permettent d'optimiser la puissance maximum développée par le moteur. Au contraire, lorsque chacun des papillons 6 est placé dans la position de fermeture C, il interrompt complètement ou partiellement la communication entre le premier tronçon 4 du conduit d'admission et la capacité du collecteur dans laquelle le papillon 6 est monté, en rouvrant en même temps le deuxième tronçon de ce même conduit. Le deuxième tronçon 5 est ainsi raccordé en série au premier tronçon 4 et la chambre de combustion est mise en communication avec la capacité du collecteur 1 qui est la plus éloignée de cette chambre. La chambre de combustion est donc ainsi alimentée à travers un conduit d'admission "long", ce qui établit les conditions qui permettent de porter au maximum le niveau de couple qui peut être développé à bas régime. L'inversion de tous les papillons 6, entre la première position de fonctionnement, ou position d'ouverture 0, et la deuxième position de fonctionnement, ou position de fermeture C, peut être commandée de façon automatique et concordante par des actionneurs 7 qui font osciller les arbres 6a (figure 2) sur lesquels sont montés les papillons 6. Les actionneurs 7 peuvent être avantageusement constitués par des actionneurs électromécaniques comman dés par un circuit électronique de commande 8, lequel est alimenté par les signaux engendrés par un ou plusieurs capteur(s), désignés dans leur ensemble par 9. Les capteurs 9, qui peuvent être considérés comme connus en soi, sont capables d'engendrer les signaux qui correspondent à des grandeurs physiques indicatives des conditions de fonctionnement du moteur M. Sur les bases des signaux engendrés par les capteurs 9, le circuit 8 identifie et distingue les unes des autres les conditions qui correspondent aux hauts régimes et aux bas régimes de fonctionnement, c'est-à-dire à au moins deux états de fonctionnement différents du moteur M, en commandant les actionneurs électromécaniques 7 de telle manière que - lorsque le moteur M travaille à bas régime (premier état de fonctionnement), les actionneurs électromécaniques 7 placent les papillons 6 dans la position de fermeture C, en établissant ainsi, pour chaque chambre de combustion du moteur, les conditions de fonctionnement "d collecteur lonq" qui permettent d'obtenir des couples élevés à bas régime ; et que - lorsque le moteur M travaille à des régimes élevés (deuxième état de fonctionnement), les actionneurs électromécaniques 7 placent les papillons 6 dans la position d'ouverture 0, en établissant ainsi les conditions de fonctionnement "à collecteur court" qui permettent d'assurer le développement de la puissance maximale. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Collecteur d'admission (1) pour moteurs à combustion interne (M) qui comprennent au moins deux groupes (H) de chambres de combustion (I), le collecteur possédant deux branches (capacités) (2, 3) respectivement associées à l'un et à l'autre desdits groupes (H) de chambres de combustion, caractérisé en ce que, pour chaque chambre de combustion (1), il est prévu - une première voie d'admission (4) capable de relier cette chambre de combustion (I) à la branche (2 ou 3) du collecteur (1) associée au groupe (H) de chambres de combustion dont cette chambre (I) fait partie - une deuxième voie d'admission (4, 5), de longueur inférieure à celle de la première voie d'admission (4), et capable de relier ladite chambre de combustion (1) à la branche (3, 2) du collecteur (1) qui est associée à l'autre groupe (H) de chambres de combustion ; et - des moyens obturateurs (6) capables d'activer sélectivement ladite première voie d'admission (4) ou ladite deuxième voie d'admission (4, 5). 2 - Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque chambre de combustion (I), il est prévu un conduit d'admission unique (4, 5) qui relie successivement cette chambre de combustion (I) à la branche (2 ou 3) du collecteur (1) associée au groupe (H) de chambres de combustion dont cette chambre (I) fait partie et à la branche (3 ou 2) respectivement du collecteur (1) qui est associée à l'autre groupe (H) de chambres de combustion, ledit conduit unique (4, 5) comprenant, à partir de la chambre de combustion (I) qui lui correspond respectivement, un premier tronçon (4), qui définit ladite première voie d'admission, et un deuxième tronçon (5) qui définit ladite deuxième voie d'admission en combinaison avec ledit premier tronçon (4). 3 - Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs (6) peuvent être sélectivement inversés entre une première position de fonctionnement (O), dans laquelle ledit deuxième tron çon (5) est au moins partiellement fermé, et une deuxième position de fonctionnement (C) dans laquelle ledit deuxième tronçon (5) est disposé en série avec le premier tronçon (4) sous l'aspect fluidodynamique. 4 - Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs (6) sont sensiblement constitués par des obturateurs comprenant un élément mobile du type papillon. 5 - Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu des éléments capteurs (9) et un dispositif de commande (8) relié auxdits capteurs (9), lesquels sont capables de détecter les conditions de fonctionnement du moteur (M) et de distinguer au moins deux états de. fonctionnement du moteur (M), ledit dispositif de commande (8) étant capa- ble d'agir sur lesdits moyens obturateurs (6) pour activer, pour chaque chambre de combustion (I) - ladite première voie d'admission (4, 5) lorsque le moteur (M) se trouve dans l'un desdits états de fonctionnement ; ou - ladite deuxième voie d'admission (4) lorsque le moteur (M) se trouve dans l'autre des deux états de fonctionnement.