Brevet FR2663687A1 — publié le 19911227

Culasse équipée d'un élément de vaporisation dans un conduit d'admission d'air L'invention se rapporte à une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins une soupape d'admission et un dispositif d'injection de carburant placé dans un conduit d'admission d'air, et un élément de vaporisation destiné à améliorer la formation du mé- lange carburant-air, et qui fait saillie dans le conduit d'admission d'air. Une culasse équipée d'un élément de vaporisa- tion du genre en question placé dans le conduit d'admis- sion d'air est connue par le brevet US-A-3 760 780. Dans cette construction, pour améliorer la for- mation du mélange, on monte habituellement un chauffage à résistance sur l'élément de vaporisation, ce chauffage étant équipé d'une régulation servant à maintenir la tem- pérature de l'élément constante Toutefois, dans les pla- ges hautes de la charge et de la vitesse de rotation, le débit massique du mélange s'accroît, ce qui a pour effet que l'élément de vaporisation,qui est maintenu à une tem- pérature constante, ne peut plus chauffer suffisamment la masse de mélange. L'invention se donne donc pour but de créer, tout en permettant de supprimer le chauffage à résistan- ce, un élément de vaporisation qui chauffe la masse du mélange en fonction du débit massique du mélange, et dans lequel on apporte une puissance de chauffage qui soit plus ou moins grande selon que le débit massique de mélange croît ou décroît. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'élément de vaporisation se raccorde par une première extrémité à une chambre de combustion prin- cipale du moteur à combustion interne et qu'il est compo- sé d'une matière à haute conductibilité thermique. Dans cette construction, on utilise comme élé- ment de vaporisation un cylindre fait d'une matière à haute conductibilité thermique et qui, dans des moteurs multisoupapes, est placé dans une cloison interposée en- tre les conduits d'admission, le cylindre faisant sail- lie par une extrémité dans la chambre de combustion prin- cipale et par l'autre extrémité dans le conduit d'admis- sion d'air L'élément de vaporisation transmet directe- ment au conduit d'admission d'air une quantité partielle de la chaleur qui s'est dégagée lors de la combustion dans la chambre de combustion principale, quantité par- tielle qui est utilisée pour chauffer la masse de mélan- ge Grâce à l'utilisation de l'élément de vaporisation selon l'invention, on obtient un effet de régulation au- tomatique de la -température superficielle de l'élément chauffant et de la température de la masse de mélange puisque, par exemple lorsque le débit massique croît, il se produit une transmission croissante de la chaleur au conduit d'admission d'air en raison de l'accroissement de la quantité de chaleur de combustion qui en résulte. En supplément, on fait l'économie du chauffage à résis- tance et à régulation de température utilisé dans les constructions d'éléments de vaporisation de la technique antérieure et on réduit aussi la charge de l'alimenta- tion électrique du véhicule automobile. Selon un mode de mise-en oeuvre de l'invention, l'élément de vaporisation présente en supplément à l'in- térieur de la cloison un évidement annulaire qui évite sensiblement le contact direct entre l'élément et la cloi- son intermédiaire et réduit de cette façon les pertes de transmission de la chaleur. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la restitution de la chaleur de l'élément de vaporisa- tion est améliorée par une configuration nervurée de l'extrémité de l'élément de vaporisation qui fait sail- lie dans le conduit d'admission d'air. Dans une configuration particulièrement avanta- geuse du point de vue aérodynamique, l'extrémité de l'élément de vaporisation qui fait saillie dans le con- duit d'admission d'air est de forme ovale. En donnant au cylindre la configuration d'un caloduc ("heat pipe"), on améliore la vitesse de trans- mission de la chaleur. En réalisant une fente d'air isolante formée par l'extrémité nervurée de l'élément de vaporisation qui se termine à l'affleurement du profil de la cloison, en combinaison avec la cloison qui l'entoure, on réduit la proportion de la chaleur de combustion qui est cédée à la cloison environnante par l'élément de vaporisation et on améliore ainsi la puissance de chauffage. Dans la description du dessin qui est donnée ci-après, on expose de façon plus détaillée deux exem- ples de réalisation de l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 représente en coupe longitudinale une culasse de moteur comportant un conduit d'admission d'air, avec un élément de vaporisation situé dans une cloison et qui fait saillie dans le conduit d'admission d'air, et un dispositif d'injection de carburant simple- ment indiqué; la figure 2 représente la culasse munie de l'élément de vaporisation de la figure 1, l'élément de vaporisation, qui constitue une partie de la paroi sépa- ratrice, se terminant à l'affleurement de cette cloison dans le conduit d'admission d'air. Dans une culasse 1 d'un moteur multisoupape de la figure 1, un élément de vaporisation 5 en forme de barreau est noyé ou emmanché à force dans une cloison 2 intercalée entre deux conduits de soupapes d'admission, non représentés en détail, qui mènent, dans le sens qui s'éloigne d'une chambre de combustion principale 3, dans un conduit d'admission d'air 4 disposé obliquement. L'élément de vaporisation 5 est orienté perpendiculaire- ment à une paroi 6 de la chambre de combustion principa- le et il se termine à l'affleurement de cette paroi par son extrémité 7 qui est la plus éloignée du conduit d'admission d'air L'élément de vaporisation traverse la cloison 2 et fait saillie librement, par son extrémité 8 côté conduit d'admission d'air, dans le conduit d'admis- sion d'air 4, dans une construction dans laquelle il est de configuration ovale et muni d'un nervurage 9, et re- çoit le jet de pulvérisation 10 d'un injecteur de carbu- rant 11 Dans la cloison 2, l'élément de vaporisation 5 présente un évidement annulaire 12 servant à l'isola- tion La figure 2 montre l'élément de vaporisation 5 dans la culasse 1 de la figure 1, dans une position dans laquelle il se termine à l'affleurement du profil côté conduit d'admission d'air de la cloison 2 L'extrémité nervurée 8 de l'élément de vaporisation 5 qui se termine à l'intérieur de la cloison 2 forme une fente d'air iso- lante 13 en combinaison avec la cloison qui l'entoure. L'invention ne se limite évidemment pas au moteur multi- soupape mais elle inclut également les moteurs qui ne comportent qu'une soupape d'admission par cylindre Dans cette construction, l'élément de vaporisation 5 traverse le corps de la culasse et ainsi qu'on l'a décrit pré- cédemment à propos d'un moteur multisoupape elle est engagée par une extrémité dans la chambre de combustion principale et par l'autre dans le conduit d'admission d'air unique. R E V E N D I C A T I O N S 1 Culasse de moteur à combustion interne com- prenant une soupape d'admission et un dispositif d'injec- tion de carburant placé dans un conduit d'admission d'air, et un élément de vaporisation destiné à améliorer la formation du mélange carburant-air, et qui fait sail- lie dans le conduit d'admission d'air, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) se raccorde par une première extrémité ( 7) à une chambre de combustion principale ( 3) du moteur à combustion interne et en ce qu'il est composé d'une matière à haute conductibilité thermique. 2 Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que, lorsque la culasse ( 1) est munie de deux sou- papes d'admission, l'élément de vaporisation ( 5) est dis- posé dans une cloison ( 2) située entre les deux conduits d'admission. 3 Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) présente un évi- dement annulaire ( 12) à l'intérieur de la cloison ( 2). 4 Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une première extrémité ( 8) de l'élément de vapo- risation ( 5) qui fait saillie dans le conduit d'admis- sion d'air ( 4) présente un nervurage ( 9). Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) possède une forme ovale. 6 Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) est constitué par un caloduc ("heat pipe"). 7 Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) se termine, par son extrémité ( 7) qui est la plus éloignée du conduit d'admission, à l'affleurement de la paroi de la chambre de combustion principale. 8 Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément de vaporisation ( 5) se termine par son extrémité ( 8) à l'affleurement du profil de la cloi- son ( 2) côté conduit d'admission d'air. 9 Culasse de moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'extrémité ( 8) forme une fente d'air isolante ( 13) avec la cloison ( 2) qui l'entoure.