Brevet FR2665486A1 — publié le 19920207

DISPOSITIF D'ADMISSION D'AIR POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET PROCEDE DE MISE EN OEUVRE La présente invention concerne un dispositif d'admission pour moteur à combustion interne, en particulier pour véhicules automobiles, et son procédé de mise en oeuvre. On sait que dans les moteurs à combustion interne, il est avantageux pour le déroulement des processus de combustion à faible charge d'imprimer à l'air ou au mélange air combustible un mouvement tournant autour de l'axe longitudinal du cylindre. Cette turbulence ou swirl peut être obtenue par la forme du conduit d'admission hélicoïdale par exemple ou en disposant des jets d'air perturbateurs ou bien encore à l'aide de soupapes d'admission à écran ou déflecteur. Ces dispositifs ont pour inconvénient de diminuer la puissance du moteur à pleine charge en freinant le remplissage de la chambre de combustion. ll a donc été proposé des dispositifs d'admission à swirl variable s'adaptant au fonctionnement du moteur. On peut citer la publication EP-A-68481 qui décrit une conduite d'admission hélicoïdale munie d'une conduite de dérivation ou by pass dont l'ouverture est contrôlée par une vanne en fonction d'un paramètre de marche du moteur. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant: à faible charge, la conduite de dérivation est fermée, l'air comburant suit le conduit hélicoïdal d'admission et arrive dans la chambre de combustion avec une forte turbulence. - à forte charge, la conduite de dérivation est ouverte, ce qui entraîne un afflux laminaire d'air comburant vers la chambre de combustion. Ce dispositif a pour inconvénients de présenter une certaine complexité de réalisation et donc d'être de coût élevé et d'autre part de ne pas pouvoir équiper des moteurs existants à moins d'effectuer de très lourdes modifications de structure. La présente invention vise à fournir un dispositif d'admission à swirl variable répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique notamment en ce qu'il est de réalisation simple et peu coûteuse et qu'il peut équiper des moteurs existants. Le dispositif d'admission d'air comburant pour moteur à combustion interne, selon l'invention, comporte au moins un conduit d'admission débouchant dans une chambre de combustion du moteur et une soupape d'admission associée audit conduit, munie de moyens déflecteurs de l'air comburant. Selon l'invention, le dispositif d'admission comporte des moyens additionnels de mise en rotation de la soupape autour de son axe, asservis au fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la configuration des moyens déflecteurs et du conduit d'admission coopèrent à la réalisation d'un écoulement d'air plus ou moins turbulent suivant la rotation angulaire de la soupape. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens déflecteurs de l'air comburant sont réalisés par un déflecteur fixé sur le corps de la soupape. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le conduit d'admission est droit et le déflecteur est sensiblement cylindrique en forme d'arc de cercle et est monté sur le collet de la soupape. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le conduit d'admission est hélicoïdal et le déflecteur est vertical et s'étend perpendiculairement à la tige de la soupape à laquelle il est fixé. Selon une autre caractéristique, la levée de la soupape étant commandée par l'intermédiaire d'un poussoir, les moyens additionnels de mise en rotation de la soupape sont réalisés par un secteur denté porté par le poussoir engrenant avec une crémaillère montée coulissante. Selon une autre caractéristique, le dispositif secteur denté par le poussoir suivant l'invention, le procédé de mise en oeuvre de l'invention est caractérisé en ce que l'on fait varier la turbulence de l'écoulement de l'air en réponse au mouvement de rotation de la soupape, suivant le fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, la turbulence de l'écoulement de l'air évolue d'une valeur minimale à une valeur maximale entre deux positions angulaires extrêmes de la soupape. Selon une autre caractéristique du procédé, l'écart de turbulence entre le valeur minimale et la valeur maximale est le plus grand possible par suite de l'ajustement des moyens déflecteurs. L'invention sera mieux comprise et d'autre buts, caractéristiques et avantages de celle-ci, apparaitront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant des modes de réalisation de l'invention et dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'une culasse de moteur à combustion équipée d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe d'une culasse de moteur à combustion selon une variante de réalisation, le conduit d'admission étant hélicoïdal, - la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la linge IV-IV de la figure 3. En se reportant aux figures 1 et 2, la soupape d'admission (1) est de structure classique, c'est-à-dire comporte une queue ou tige cylindrique (2), une tête (3) et un collet cônique (4). Un déflecteur vertical (5) sensiblement cylindrique en forme d'arc de cercle, est monté sur le collet (4) de préférence coaxialement à la tige (2). Le déflecteur (5) peut être usiné dans un tube d'acier étiré, il est fixé sur le collet de la soupape (4) par brasure d'argent ou par soudure par faisceau d'électrons. Le déflecteur (5) peut également venir brut d'estampage. Conformément à la figure 1, la tige cylindrique (2) de la soupape (1) est montée libre dans un guide (6) lui-même monté dans la culasse (7). La soupape (1) commande l'ouverture du conduit d'admission (8) de l'air dans la chambre à combustion (9) d'un moteur dont seuIes les parties intéressant l'invention ont été figurées. L'extrémité de la tige (2) de la soupape (1) est reliée à un poussoir (10), en passant par deux demi-cônes (11) et une coupelle (12). La coupelle (12) sert d'appui à une extrémité d'un ressort (13) dont l'extrémité opposée porte contre le fond d'une gorge (14) ménagée dans le fond d'un évidement cylindrique (15) pratiqué dans la culasse (7) depuis le côté de l'arbre à cames (16). L'évidement (15) sert de guide au poussoir (10). L'arbre à cames (16) commande le déplacement vertical de la soupape (1) entre une position limite dite "soupape fermée" où la soupape (1) repose sur son siège (17) et une position limite dite "soupape ouverte". L'arbre à cames agit directement sur le plateau (18) du poussoir (10). La soupape (1) et le poussoir (10) sont solidarisés en rotation. La tige (2) comporte à son extrémité deux méplats (19) qui s'encastrent dans la rainure (20) usinée dans le fond du poussoir (10). Le poussoir (10) porte à sa périphérie latérale un secteur denté (21) qui coopère avec une crémaillère (22) montée coulissante dans un logement (23) porté par la culasse (7). Cette crémaillère (22) est actionnée par un dispositif non figuré de type mécanique, électrique, hydraulique ou pneumatique, asservi au fonctionnement du moteur. Dans le cas non figuré où les soupapes ne sont pas commandées par poussoirs mais par des linguets, on peut prévoir un dispositif tout à fait similaire où la coupelle de ressort porte le secteur denté. La coupelle étant solidarisée à la tige de la soupape par exemple au moyen de deux demi-clavettes la tige de la soupape comportant un méplat à son extrémité et chaque demi-clavette comporte d'une part une partie plane vers l'intérieur venant s'appuyer sur le méplat de la soupape et d'autre part un ergot demi-cylindrique logé dans une encoche de forme identique pratiquée dans la coupelle du ressort. li peut être avantageux dans certains cas de remplacer la crémaillère (22) par un pignon dont l'axe est parallèle à celui de la soupape. Un tel pignon peut être rendu solidaire d'un levier sur lequel est sertie une rotule qui est elle-même commandée de façon similaire à la crémaillère. Le fonctionnement du dispositif décrit conformément à la figure 1 est le suivant. Lorsque le moteur est à faible charge et bas régime et qu'il nécessite donc un "swirl" important, la soupape (1) est orientée angulairement dans une première position limite où le déflecteur (5) génère le maximum de turbulence dans l'écoulement de l'air comburant. Cette position est déterminée expérimentalement ou par le calcul dans des configurations simples cette position dépend essentiellement de la forme du conduit d'admission (8), de sa position par rapport au cylindre et de la forme du déflecteur (5) utilisées. Lorsque la charge et le régime du moteur s'élèvent, la turbulence est atténuée en faisant tourner la soupape jusqu'à atteindre une seconde position limite où la turbulence provoquée par le déflecteur (5) est minimale. La rotation de la soupape peut s'effectuer quelque soit la position de la soupape ouverte ou fermée. Conformément aux figures 3 et 4, le conduit d'admission (38) de l'air comburant est de forme hélicoïdale. Le conduit d'admission (38) débouche au-dessus de la soupape d'admission (31) et se divise en deux branches A et B en forme de canal autour de l'axe de la soupape (31). Ces branches A et B de volumes différents se rencontrent après s'être étendues sur des régions inégales de la périphérie de la soupape avec des sections qui diminuent en spirale, d'une façon connue en soi. La soupape (31) est agencée d'une manière tout à fait similaire à celle décrite à la figure 1 : même montage dans la culasse, même dispositif d'actionnement par poussoir et même moyens de mise en rotation. Seul différe la forme du déflecteur. En effet, conformément à l'invention, le déflecteur est adapté à la configuration du conduit d'admission afin de provoquer des écoulements plus ou moins turbulents de l'air comburant. le déflecteur (35) est vertical et s'étend perpendiculairement à la tige de la soupape. Un tel déflecteur (35) peut ainsi suivant la position angulaire de la soupape ou obturer la branche A du conduit (38) et obliger l'écoulement de l'air-combustible à emprunter la branche A et à acquérir une forte turbulence, ou bien obturer la branche A et obliger à l'écoulement de l'air à emprunter la branche B peu turbulente. REVENDICATIONS 1") Dispositif d'admission d'air comburant pour moteur à combustion interne comprenant au moins un conduit d'admission (8, 38) débouchant dans une chambre de combustion (9) et une soupape d'admission (1, 31) associée audit conduit, munie de moyens déflecteurs de l'air comburant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens additionnels de mise en rotation de la soupape (1, 31) autour de son axe, asservis au fonctionnement du moteur. 2 ) Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la configuration des moyens déflecteurs et du conduit d'admission coopèrent à la réalisation d'un écoulement d'air plus ou moins turbulent suivant la rotation angulaire de la soupape (1, 31). 3 ) Dispositif d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens déflecteurs sont réalisés par un déflecteur (5, 35) fixé sur le corps de la soupape (1, 31). 4 ) Dispositif d'admission selon le revendication 3, caractérisé en ce que le conduit d'admission (8) est droit et en ce que le déflecteur (5) est sensiblement cylindrique en forme d'arc de cercle et est monté sur le collet (4) de la soupape (1). 5 ) Dispositif d'admission selon la revendication 3, caractérisé en ce que le conduit d'admission (38) est hélicoïdal et en ce que le déflecteur (35) est vertical et s'étend permendiculairement à la tige (32) de la soupape (31) à laquelle il est fixé. 6 ) Dispositif d'admission selon l'une quelconque des revendications -1 à 5, caractérisé en ce que la levée de la soupape étant commandée par l'intermédiaire d'un poussoir (10), les moyens additionnels de mise en rotation de la soupape (1, 31) sont réalisés par un secteur denté (21) porté par le poussoir (10) engrenant avec une crémaillère (22) montée coulissante et actionnée en fonction de la marche du moteur par des moyens appropriés. 7 ) Dispositif d'admission selon la revendication 6, caractérisé en ce que le secteur denté (21) porté par le poussoir (10) ou la crémaillère (22) ont une hauteur telle que l'engrennement a lieu quelque soit la levée de la soupape (1, 31). 8 ) Procédé de mise en oeuvre du dispositif d'admission conformément à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on fait varier la turbulence de l'écoulement de l'air en réponse au mouvement de rotation de la soupape (1, 31), suivant le fonctionnement du moteur. 9 ) Procédé de mise en oeuvre du dispositif d'admission conformément à la revendication 8, caractérisé en ce que la turbulence de l'écoulement de l'air évolue d'une valeur minimale à une valeur maximale entre deux positions angulaires extrêmes de la soupape (1, 31) correspondant respectivement aux régimes élevés et aux faibles régimes du moteur. 10 ) Procédé de mise en oeuvre du dispositif d'admission conformément à l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'écart de turbulence entre la valeur minimale et la valeur maximale est le plus grand possible par suite de l'ajustement des moyens déflecteurs au conduit.