Brevet FR2628146A1 — publié le 19890908

(i) RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication 2 628 146 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL -commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national 89 02682 e N denegstemntnaioal go 02682 PARIS ( Int Cl4: F 02 B 31/00. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 1er mars 1989. ' () Demandeur(s): Société dite: FIAT AUTO S.p.A.- IT. () Priorité IT, 1iT mars 1988, n0 67156 A/88. Q Inventeur(s) Bruno Andreatta: Alfio Puglisi. f Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " no 36 du 8 septembre 1989. 0 Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: Titulaire(s) ( Mandataire(s) Cabinet Beau de Loménie. ( Moteur endothermique perfectionné comportant une admission à indice de vortex réglable. ) Dans ce moteur, on a prévu un conduit supplémentaire 13 as lequel coulisse une lame flexible 14 apte à se placer en - à --- saillie dans une zone de raccordement 15 formée entre le,/-.. , conduit d'admission 10 et une volute d'alimentation correspon-, " / dante 11, pour étrangler progressivement la section de pas- i sage dudit conduit d'admission 10. N IL_ à9. 9,: I IL 1E \/ t.4 4..,1;. 1.,.i'iO L4 IUDDADI TIflMA9 7.,I. S,.. 1.... -^tt^ _ 7rs7'00ADIC i"OflY r La présente invention se rapporte à un moteur endothermique de type perfectionné, à haute turbulence, en particulier du type diesel rapide à injection direc- te, dont les conduits d'admission sont munis de moyens aptes à régler l'indice de vortex (ou le caractère tour- billonnaire) du flux d'air d'alimentation du moteur en fonction du régime de ce dernier. Il est connu que, dans les moteurs à combustion interne, en particulier, dans les moteurs diesel de peti- te cylindrée à injection directe, il est particulière- ment important pour obtenir un mélange homogène entre l'air et le carburant, de réaliser l'admission de l'air avec un indice de vortex correct; pour atteindre ce but, on connait de nombreux expédients tels que par exemple, celui consistant à adopter des conduits d'admis- sion en forme de volute. Ces procédés bien connus de l'homme de l'art permettent de donner à l'indice de vor- tex la valeur qui optimise les conditions de combustion pour chacun des différents régimes de rotation du mo- teur. En substance, avec les dispositifs mentionnés ci- dessus, on n'obtient des indices de vortex idéaux que dans un domaine d'utilisation restreint du moteur tandis que, lorsque les conditions de régime du moteur sortent de ce domaine, l'indice de vortex n'est plus adapté aux caractéristiques exigées par le moteur. L'adoption d'ar- tifices tels que la projection d'un jet d'air secondaire comprimé tangent à la volute d'admission dans le but de faire varier le champ du mouvement et, par conséquent, l'indice de vortex de l'air aspiré, ou celui consistant à monter dans le conduit d'admission des éléments gonfla- bles aptes à faire varier la géométrie de ce conduit en fonction des conditions de fonctionnement du moteur ne résout pas entièrement le problème consistant à garantir que, pour chaque régime, l'air admis possédera l'indice de vortex correct, en ce sens que les procédés utilisant de l'air supplémentaire présentent des intervalles de ré- glage relativement étroits et que, de toute façon, ils exigent de disposer d'une source d'air comprimé tandis que, d'un autre côté, il est difficile de contrôler exac- tement la géométrie du conduit d'admission en utilisant des éléments gonflables. Le but de l'invention est de réaliser un moteur endothermique équipé de dispositifs d'admission capables d'engendrer le fort vortex du flux d'air d'admission du moteur et de donner à l'indice de vortex la valeur opti- male pour les différentes conditions de régime et de cha- rge du moteur. Ce but est atteint par l'invention par le fait que cette invention est relative à un moteur endothermi- que, en particulier du type diesel rapide à injection di- recte du genre comprenant au moins une chambre de combus- tion, au moins un conduit d'admission et au moins une vo- lute d'alimentation correspondante, qui relie ledit con- duit d'admission à un orifice d'admission de ladite cham- bre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque volute, une lame flexible qui coulisse dans un conduit supplémentaire débouchant à l'intérieur de la volute, au droit de la zone de raccordement entre cette volute et le conduit d'admission, et des moyens capables de positionner sélectivement ladite lame partiellement en saillie à l'intérieur de ladite zone de raccordement, dans différentes positions 'de fonctionnement dans les- quelles ladite lame est apte à réduire une section de passage dudit conduit d'admission à un degré variable. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé, qui est une vue en plan sché- matique simplifiée et partiellement en coupe d'un moteur endothermique réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Sur le dessin, on désigné dans son ensemble par 1 un moteur endothermique d'un type quelconque connu, qui est dans le cas considéré un moteur diesel rapide à injection directe, dont on a représenté uniquement, pour simplifier, une partie du bloc 2 et une partie de la cu- lasse 3 qui surmonte le bloc et qui est vue en coupe. Le bloc 2 comprend au moins un cylindre 4 qui délimite dans son volume intérieur une chambre de combustion 5 fermée en haut par la culasse 3 et munie d'orifices d'admission 7 et d'échappement 8 qui sont destinés à être fermés par des soupapes respectives connues, que l'on a omis de re- présenter pour simplifier le dessin et qui peuvent cou- lisser, par exemple, à travers des sièges de soupapes respectifs 9 formés dans la culasse 3 au niveau des ori- fices 7 et 8 (pour simplifier, on a représenté unique- ment le siège 9 prévu au niveau de l'orifice 7). Le mo- teur 1 peut comprendre une ou plusieurs chambres de com- bustion 5 du type précité et la culasse 3 est munie, pour chaque chambre 5, d'un conduit d'échappement respec- tif, d'un type connu et qu'on a omis de représenter pour simplifier, et d'un conduit d'admission 10 qui se termi- ne tangentiellement dans une volute d'alimentation 11, de type connu, prévue dans la culasse 3 dans une posi- tion qui surmonte l'orifice 7 de manière à relier hydrau- liquement le conduit 10 à l'orifice 7. En particulier, pour déboucher tangentiellement dans la volute 11, le conduit 10 est courbe et présente un rayon de courbure inverse de celui de la volute 11, de manière qu'un flux d'air aspiré 12 soit amené à pénétrer dans l'orifice d'admission 7 après avoir parcouru une trajectoire sensiblement en S. Selon l'invention, il est en outre prévu, à l'intérieur de la culasse 3, pour chaque chambre de com- bustion 5, au moins un conduit supplémentaire 13 disposé sensiblement parallèlement au conduit 10 et incurvé de la même façon que celui-ci pour déboucher tangentielle- ment à l'intérieur de la volute 11, en particulier, dans une zone, 15 de raccordement entre la volute et le con- duit 10. Le conduit supplémentaire 13 décrit une courbe à grand rayon de courbure et il est formé par la partie du flanc d'extrados 16 du conduit 10 de manière à débou- cher sensiblement parallèlement au flanc d'intrados 18 de la volute 11 qui lui correspond. Selon l'invention, il est prévu, dans le conduit supplémentaire 13, une la- me flexible 14 élastiquement déformable, qui est réali- sée de préférence en acier à ressorts et/ou en une matiè- re plastique synthétique auto-lubrifiante quelconque ap- -te à résister aux températures que l'on rencontre en uti- lisation dans le conduit 10 et dans la volute 11; la la- me 14 présente une longueur supérieure à celle du con- duit 13, de manière à sortir de ce conduit en saillie, aux deux extrémités de ce dernier, par ses extrémités op- posées 19 et 20. L'extrémité 19 sort du conduit 13 sensi- blement au droit de l'orifice du conduit 10 et elle est reliée à des moyens moteurs capables de faire varier la position axiale de la lame 14 dans le conduit 13; ces moyens sont constitués, par exemple, par un actionneur 21 d'un type connu quelconque commandé par une centrale 22 en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur 1, paramètres qui sont captés par un ou plusieurs capteurs 23, eux aussi de type connu et qu'on omettra donc de décrire dans la suite pour simplifier la descrip- tion. L'extrémité opposée 20 de la lame 14 débouche au contraire dans la zone 15 précitée, sensiblement en s'ap- puyant contre l'intrados 18 de la volute 11 et en défi-, nissant sensiblement un prolongement du profil de l'ex- trados 16 du conduit 10. Selon la position axiale de la lame 14, qui est commandée par la centrale 22 par la ma- noeuvre de l'actionneur 21, cette extrémité 20 peut pren- dre sélectivement à l'intérieur de la zone de raccorde- ment 15 une pluralité de positions de fonctionnement dans lesquelles la lame 13 réduit à un degré variable la section de passage qui reste disponible pour le flux 2628146 d'air 12 dans le conduit d'admission 10. En substance, en se déplacant le long du conduit 13 dans le sens des flèches sous la commande de l'actionneur 21, la lame 14 est en mesure de modifier à volonté la section du con- duit 10 tant en assurant dans chaque cas un raccordement optimal avec la volute 11 et en réalisant la variation de section précisément dans la zone de raccordement 15, qui est justement la zone qui est particulièrement criti- que pour la formation des champs de mouvement qui déter- minent le dégré de turbulence que le flux d'air 12 peut atteindre à l'entrée de l'orifice 7. Le fonctionnement du moteur 1 réalisé seLon l'invention est le suivant. Pendant la phase d'admission (ou lorsque l'orifice 7 est ouvert), le flux d'air d'ali- mentation 12 est aspiré principalement à travers le con-. duit 10, l'éventuelle fraction du flux d'air qui s'infil- tre par le conduit 13 étant absolument insignifiante, l'air aspiré par le conduit 10 pénètre dans la volute 11 et, en raison de la géométrie de ce conduit et de cette volute, il se met en rotation conformément au profil de la volute 11 de manière à engendrer un vortex avant que la charge d'air ne soit introduite dans la chambre de combustion 10 à travers l'orifice 7, et à favoriser ain- si la pulvérisation de la charge de carburant qui est en- suite injectée à l'intérieur de la chambre de combustion 5. Il est évident que l'indice de vortex que le flux d'air 12 acquiert après avoir été admis dans la volute 11 dépend de la largeur et de l'orientation de la plus petite section de passage dont le flux d'air 12 dispose pour son écoulement. Il est donc évident que la présence d'une partie plus ou moins grande de la lame 14 en sail- lie dans la zone de jonction au raccordement 15, bar tie dont la grandeur est en fonction de la position axiale de cette lame dans le conduit 13, a pour effet que la vi- tesse d'entrée de l'air dans la volute 11 est d'autant plus élevée en moyenne, et dirigée d'autant plus tangen- tiellement, que l'extrémité 20 de la lame 14 fait davan- tage saillie sur le conduit 13; ceci provoque une aug- mentation de la quantité de mouvement de l'air dans la volute 11 et favorise par conséquent le maintien d'un in- dice de vortex supérieur à celui que l'on aurait avec la lame 14 en position rétractée ou avec l'extrémité 20 en- tièrement rétractée à l'intérieur du conduit 13. La cen- trale 22 est. donc en mesure de piloter la manoeuvre de l'actionneur 21 en fonction des paramètres de fonctionne- ment du moteur (par exemple, de la vitesse de rotation du vilebrequin), qui sont captés par le capteur ou les capteurs 23, de manière à faire prendre à chaque fois à la lame 14 une position axiale capable de déterminer une extension plus ou moins grande de cette lame en saillie ou en porte-à-faux en dehors du conduit 13, du côté de l'extrémité 20, de manière à faire varier à volonté, de façon contrôlée, la géométrie et la section du conduit dans la zone de raccordement 15, en les adaptant aux valeurs qui sont optimales pour le régime de fonctionne- ment du moteur qui est capté par les capteurs 23. En substance, la présence du conduit 13 et de la lame coulissante correspondante 14 qui ont été dé- crits plus haut permet de donner au conduit d'admission , d'une façon simple et économique, ainsi que très ef- ficace, une section à géométrie variable qui permet d'op- timiser pour chaque régime de fonctionnement du moteur 1 l'indice de vortex qui est pris par le flux d'air aspiré 12, en maintenant de toute façon un indice de vortex meilleur que celui que l'on peut obtenir dans les mo- teurs de type connu mais dépourvus du conduit 13 et de la lame 14, aussi bien aux bas régimes qu'aux hauts régi- mes de fonctionnement du moteur 1. En effet, il est évi- dent que, quelle que soit la position axiale de la lame 14 à l'intérieur du conduit 10, on obtient toujours un étranglement de la section de passage de ce conduit et, par conséquent, une augmentation de la vitesse de l'air à l'entrée de la volute 11 et une augmentation consécuti- ve de l'indice de vortex. En outre, selon une autre ca- ractéristique de l'invention, le déplacement de la lame 14 permet de faire varier uniquement la géométrie de la zone appropriée et de faire aussi varier l'indice de vor- tex du flux d'air à l'entrée 12 d'une façon très repro- ductible, tant en laissant inchangée la géométrie d'en- semble du conduit d'admission 10. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées au dispositif qui vient d'être décrit uni- quement à titre d'exemole non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. R EV EN DI C A T I ON S 1 - Moteur endothermique, en particulier, du ty- pe diesel rapide à injection directe, du type qui com- prend au moins une chambre de combustion, au moins un conduit d'admission et au moins une volute d'alimenta- tion correspondante, qui relie le conduit d'admission à un orifice d'admission de ladite chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque volute (11), une lame flexible (14) qui coulisse dans un con- duit supplémentaire (13) débouchant à l'intérieur de la- dite volute au droit de la zone de raccordement entre cette volute et le conduit d'admission (10), et des moyens (21, 23) capables de positionner sélectivement ladite lame (14) partiellement en saillie à l'intérieur de ladite zone de raccordement (15), dans différentes po- sitions de fonctionnement dans lesquelles ladite lame (14) est apte à réduire la section de passage dudit con- duit d'admission (10) à un degré variable. 2 - Moteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ledit conduit supplémentaire (13) dans le- quel coulisse ladite lame flexible (14) débouche dans la- dite zone de raccordement (15) en prenant une orienta- tion tangentielle à ladite volute d'alimentation (11). 3 - Moteur selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (21) servant à positionner sélectivement ladite lame flexible (14) à l'intérieur dudit conduit supplémentaire (13) com- prennent un actionneur (21) relié à une première extrémi- té (19) de ladite lame flexible (14) qui est à l'opposé d'une deuxième extrémité (20) de cette même lame qui est apte à s'étendre en saillie en dehors dudit conduit sup- plémentaire (13), à l'intérieur de ladite zone de raccor- dement (15), et au moins un capteur (23) servant à cap- ter les paramètres du fonctionnement dudit moteur (1) et qui est apte à piloter ledit actionneur (21). 4 - Moteur selon une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que ladite lame fle- xible (14) est réalisée en acier à ressorts. - Moteur selon une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le conduit sup- plémentaire (13) est réalisé dans un flanc d'extrados (16) duduit conduit d'admission (10), ce dernier et le conduit (13) étant tous deux courbes. PL Unique N/ / a,4 I /, K I I /l I / \ - Il'I X 22 4 I i \ /2