Brevet FR2682431A1 — publié le 19930416

COLLECTEUR D'ADMISSION POUR MOTEUR THERMIQUE La présente invention concerne un collecteur d'admission d'un type nouveau permettant d'augmenter les couples sur les bas régimes et les puissances sur les hauts régimes d'un moteur thermique. On rappelle qu'un collecteur d'admission a pour fonction essentielle de répartir le plus uniformément possible l'air ou le mélange carburant gazeux entre tous les cylindres du moteur. I1 comprend un corps pourvu d'un orifice d'entrée, et de plusieurs orifices de sortie connectés aux cylindres du moteur par l'intermédiaire de conduits. L'air ou le mélange carburant gazeux entre et circule dans le corps d'où il se répartit uniformément entre les conduits. Dans les collecteurs d'admission connus, la géométrie du corps et des conduits est figée, de sorte que quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur, les longueurs et les sections de passage des conduits sont toujours invariables. On comprend alors que ces collecteurs ne permettent aucune adaptation aux régimes de fonctionnement du moteur. On sait en effet que dans les bas régimes, il est souhaitable d'avoir des conduits de grande longueur pour augmenter l'inertie de de la veine gazeuse, et de faible section pour augmenter la vitesse des gaz. Au contraire, dans les hauts régimes, les conduits doivent être courts et avoir une grande section. Ceci ne peut naturellement pas être réalisé dans les collecteurs susmentionnés qui ont des longueurs de conduits invariables. Les constructeurs ont lancé récemment sur le marché des collecteurs d'admission qui satisfont en partie à ces deux exigences contradictoires. Pour cela, chaque conduit est muni d'un systeme de clapets qui, lorsqu'il est dans une première position, définit dans le conduit un trajet court, et lorsqu'il est commuté vers une deuxième position, met en service un trajet de plus grande longueur. Toutefois, un tel collecteur d'admission ne peut satisfaire pleinement aux besoins du moteur à tous les régimes, puisqu'il ne possède que deux trajets possibles pour l'écoulement des gaz, correspondant aux régimes haut et bas extrêmes, aucune adaptation n'étant prévue pour les régimes intermédiaires, ni pour les autres paramètres variables de fonctionnement, par exemple la charge. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure susmentionnée, et à cet effet, elle a pour objet un collecteur d'admission qui se caractérise en ce qu'il comprend - un corps tubulaire pourvu d'une ouverture d'entrée pour l'introduction d'air ou d'un mélange carburant gazeux et contenant une ou plusieurs chambres cylindriques en série, de diamètre prédéterminé, alternées avec des portées cylindriques de plus petit diamètre, ladite ou lesdites chambres étant pourvues d'orifices de sortie respectifs reliés aux cylindres du moteur, - et un rotor tubulaire monté rotatif coaxialement à l'intérieur du corps et ayant un diamètre extérieur constant, égal au diamètre intérieur des portées cylindriques, chacune des portions du rotor qui se trouvent à l'intérieur des chambres définissant avec la paroi latérale des chambres un conduit annulaire qui est raccordé à l'orifice de sortie correspondant, - le rotor ayant une ouverture en confidence avec celle du corps et étant pourvu sur chacune de ses portions intérieures aux chambres, d'une fenêtre par laquelle l'air ou le mélange carburant peut s s'écouler vers le conduit annulaire correspondant et d'une aile de cloisonnement solidaire du rotor et affleurant la paroi latérale de la chambre, ladite aile délimitant dans le conduit une portion de conduit comprise entre la fenêtre et l'ouverture de sortie correspondante, et dont la longueur dépend de la position angulaire du rotor. Ainsi, l'air ou le mélange carburant gazeux qui pénètre par l'ouverture d'entrée du corps, traverse axialement le rotor, d'où il sort à travers les fenêtres, puis s s'écoule dans lesdites portions de conduits de longueur variable. On a ainsi créé un collecteur d'admission dont la longueur des conduits peut être exactement ajustée en fonction des paramètres de fonctionnement, tels que le régime, la charge, etc..., contrairement aux collecteurs de la technique antérieure connue qui ne peuvent mettre en service que deux longueurs de conduits. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation, qui sera faite en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective du collecteur d'admission selon l'invention - la figure 2 est une vue agrandie en coupe axiale selon le plan II-II de la figure 1 ; et - les figures 3 à 5 sont des vues en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2, montrant le rotor dans trois positions différentes, correspondant respectivement à des longueurs de conduits maximale, minimale et intermédiaire. Le collecteur d'admission 10 est formé essentiellement de deux pièces principales : un corps tubulaire 12 et un rotor tubulaire 14 de diamètre constant monté rotatif dans le corps. Le corps 12 est ouvert à une extrémité 16 et fermé à l'autre extrémité par un couvercle étanche 18. I1 comporte autant de chambres en série 20, 22, 24, 26, que le moteur a de cylindres. Le cas illustré sur la figure 1 est celui le plus courant du moteur à quatre cylindres. Chaque chambre a une paroi cylindrique sur une partie importante de la périphérie (voir figure 3), de diamètre supérieur à celui du rotor. Les chambres sont alternées avec des portées tubulaires 28, 30, 32, 34 de diamètre égal à celui du rotor, donc plus petit que celui des chambres. Comme le montrent les figures 1 et 3, sur le restant de leur périphérie, les chambres 20, 22, 24, 26 comportent une portion de paroi cylindrique 36 de même diamètre que celui du rotor 14 et qui est reliée à la paroi cylindrique Chaque chambre comporte un orifice de sortie 40 défini entre les bords contigus de la paroi 20 et de la portion de paroi 36. Sur chacun des orifices est adaptée une tubulure de sortie 42 servant à connecter la chambre à l'un des cylindres du moteur, non représenté. Il ressort de cette géométrie que le rotor 14 tourillonne dans les portées 28, 30, 32, 34, ainsi que dans les portions de paroi 36. Le rotor définit avec la paroi de chaque chambre un espace annulaire ou conduit 44 obturé à une extrémité par la portion de paroi 38 et débouchant à l'autre extrémité dans la tubulure de sortie 42. Celle-ci a une section de passage supérieure à celle du conduit 44. Le rotor 14 est ouvert à son extrémité située du côté de l'orifice d'entrée 16 du corps et fermé à son autre extrémité par une paroi de fond 46. Celle-ci est en butée contre le couvercle 18, tandis que 11 extrémité ouverte est en butée contre un épaulement 48 formé sur la paroi intérieure du corps 12. I1 en résulte que le rotor est maintenu contre tout mouvement dans le sens axial. Le rotor .peut être entraîné en rotation par des moyens moteurs agissant sur un arbre 50 solidaire de la paroi de fond 46 et traversant le couvercle 18, un joint torique 52 assurant l'étanchéité à ce niveau. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le rotor est percé dans chacune de ses portions situées à l'intérieur des chambres 20, 22, 24 et 26, d'une fenêtre 54 mettant en communication son passage intérieur 56 avec les différents conduits 44. Chaque fenêtre est munie d'une aile de cloisonnement 58 de mêmes surface et forme que la paroi de raccordement 38 de la chambre. L'aile part du bord de la fenêtre le plus éloigné de l'orifice de sortie 40 et vient affleurer la paroi cylindrique de la chambre. On notera que pour toute position du rotor, l'aile 58 divise le conduit 44 en une partie 441 isolée par rapport à la fenêtre 46 et une partie utile 442 qui fait communiquer la fenêtre avec l'orifice de sortie 40. Avantageusement, l'aile se raccorde à peu près tangentiellement à la paroi de la chambre de manière à dévier le courant d'air ou de mélange carburant vers la partie utile de conduit On décrira à présent le mode de fonctionnement du collecteur d'admission représenté sur les figures : le collecteur est géré par un système de commande automatique, par exemple du type électronique, pneumatique ou hydraulique, qui, en fonction des conditions particulières de fonctionnement du moteur, telles que le régime, la charge, etc., amène le rotor 14 à une position angulaire prédéterminée pour laquelle la longueur de conduit utile 442 restant en service soit adaptée exactement auxdites conditions de fonctionnement. Le combustible gazeux pénètre dans le collecteur par l'orifice d'entrée 16, et emplit tout le volume intérieur du rotor 14, d'où il s'écoule, à travers les fenêtres 54, dans les chambres 20, 22, 24 et 26. La figure 3 montre la position du rotor pour un bas régime. L'aile 58 est appliquée contre la paroi de raccordement 38, de sorte que la portion de conduit utile 442 a sa longueur maximale. Le courant gazeux qui sort par la fenêtre 54, s'écoule tout le long dudit conduit, puis dans la tubulure de sortie 42. Le cas de la figure 4 est celui d'un régime haut. Ici, le rotor occupe l'autre position extrême pour laquelle l'extrémité de l'aile 58 se trouve à l'amorce de la tubulure de sortie 42, tout en laissant entièrement dégagée l'orifice de sortie 40. La longueur de conduit restant en service dans ce cas est pratiquement nulle. Le courant gazeux qui sort à travers la fenêtre pénètre directement dans la tubulure de sortie 42, où il ne subit pratiquement pas de ralentissement puisque cette tubulure a une forte section. Enfin, la figure 5 illustre le cas d'un régime intermédiaire. Le rotor se trouve dans une position pour laquelle l'aile 58 divise le conduit en une partie hors service 441 isolée de la fenêtre, et une partie utile dans laquelle s'écoule le courant gazeux. On comprend que le rotor peut être positionné avec extrême précision pour que la longueur de conduit en service corresponde aux conditions de fonctionnement du moteur. Selon une option avantageuse, le collecteur d'admission est muni d'un dispositif capable de provoquer la mise en mouvement tourbillonnaire du combustible gazeux afin de favoriser sa meilleure répartition entre les fenêtres 54. Dans le mode de réalisation de la figure 2, ce dispositif comprend un jeu de pales fixes 60 montées dans l'ouverture d'entrée 16 du corps 12 et un jeu de pales 62 solidaires du rotor. Les pales 62 relient une couronne 64 fixée dans llextrémité d'entrée du rotor à un axe 66 qui est reçu dans un palier 68 fixé sur les pales fixes 60. Il va de soi que de nombreuses modifications de détail peuvent être apportées au mode de réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'entrée du corps peut se trouver non pas à une extrémité, mais plutt sur l'une des portées, par exemple la portée 30. Dans ce cas, l'orifice d'entrée du rotor se trouvera en regard de l'orifice du corps, et s'étendra sur une amplitude angulaire égale à celle de la course angulaire totale eX du rotor. D'autre part, le collecteur peut comporter une unique chambre pourvue d'un orifice de sortie, le rotor définissant dans cette chambre un unique conduit annulaire de longueur variable, l'orifice de sortie de la chambre étant relié aux cylindres par autant de tubulures de raccordement. REVENDICATIONS 1. Collecteur d'admission pour moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps tubulaire (12) pourvu d'une ouverture d'entrée (16) pour l'introduction d'air ou d'un mélange carburant et contenant une ou plusieurs chambres cylindriques en série (20,22,24,26), de diamètre prédéterminé, alternées avec des portées cylindriques (28,30,32) de plus petit diamètre, ladite ou lesdites chambres étant pourvues d'orifices de sortie respectifs (42) reliés aux cylindres du moteur, - et un rotor tubulaire (14) monté rotatif coaxialement à l'intérieur du corps (12) et ayant un diamètre extérieur constant, égal au diamètre intérieur des portées cylindriques, chacune des portions du rotor qui se trouvent à 1 l'intérieur des chambres définissant avec la paroi latérale des chambres un conduit annulaire (44) qui est raccordé à l'orifice de sortie (42) correspondant, - le rotor ayant une ouverture d'entrée en colncidence avec celle du corps et étant pourvu sur chacune de ses portions intérieures aux chambres, d'une fenêtre (54) par laquelle l'air ou le mélange carburant peut s'écouler vers le conduit annulaire correspondant (44) et d'une aile de cloisonnement (58) solidaire du rotor et affleurant la paroi latérale de la chambre, ladite aile délimitant dans le conduit une portion de conduit (442) comprise entre la fenêtre (54) et l'ouverture de sortie correspondante (40), et dont la longueur dépend de la position angulaire du rotor. 2. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres sont cylindriques sur une partie importante de leur périphérie et ont un diamètre supérieur à celui du rotor (14), les chambres comportant sur le restant de leur périphérie une portion de paroi cylindrique (36) de même diamètre que celui du rotor (14) et qui est raccordée à la paroi cylindrique des chambres par une paroi de raccordement (38). 3. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile (58) à la même surface et la même forme que la paroi de raccordement (38). 4. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps et le rotor sont ouverts à une extrémité et fermés à l'autre extrémité. 5. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 l'ouverture d'entrée du corps se trouve sur l'une des portées, et en ce que l'ouverture d'entrée du rotor se trouve en regard de celle du corps et s 'étend sur une amplitude angulaire égale à celle de la course angulaire totale (ol ) du rotor (14). 6. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est maintenu contre tout mouvement axial par des moyens de butée (18,48) formés sur le corps (12). 7. Collecteur d'admission selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rotor peut être entraîné en rotation par des moyens moteurs agissant sur un arbre (50) solidaire d'une paroi de fond (46) du rotor. 8. Collecteur d'admission selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif capable de provoquer la mise en mouvement tourbillonnaire de l'air ou du combustible gazeux afin de favoriser sa meilleure répartition entre les fenêtres (54). 9. Collecteur d'admission selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif comprend un jeu de pales fixes (60) montées dans l'ouverture d'entrée (16) du corps (12) et un jeu de pales (62) solidaires du rotor. 10. Collecteur d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unique chambre pourvue d'un orifice de sortie, le rotor définissant dans cette chambre un unique conduit annulaire de longueur variable, l'orifice de sortie de la chambre étant relié aux cylindres par autant de tubulures de raccordement.