Brevet FR2690713A1 — publié le 19931105

DISPOSITIF D'ADMISSION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif d'admission pour un moteur à combustion interne destiné à équiper notamment les véhicules automobiles. La présente invention vise plus particulièrement un dispositif d'admission comportant un système d'introduction des gaz d'admission apte à imprimer un mouvement de rotation au mélange carburant-comburant dans les cylindres. D'une façon générale les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui mobilisée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces contraintes et ce sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Le fonctionnement à faible charge des moteurs à combustion interne est une source particulièrement importante d'émission de polluants. En effet, dans ces conditions particulières de fonctionnement, les gaz d'admission traversent le système d'admission à une vitesse relativement faible, ce qui provoque une condensation du combustible sur les parois et une combustion non uniforme (ou instable) dans les chambres de combustion. Dans le but d'éliminer ces effets et ainsi de diminuer la quantité de polluants émis, il est connu d'accroître la turbulence du mélange air-carburant admis dans les cylindres, en introduisant les gaz d'admission, tel que l'air frais, sous la forme de jets aptes à favoriser la formation de tourbillons lors de l'admission dans les cylindres. De très nombreux dispositifs d'introduction des gaz d'admission générant plus ou moins efficacement un mouvement de rotation à la charge dans les cylindres ont été proposés, ainsi les systèmes décrits dans les demandes de brevet français nO FR-A- 2.486.156, FR-A- 2.473.631, FR-A 2.487.009 ou FR-A- 2.488.653. Classiquement les moteurs à combustion interne équipés de systèmes de jets d'air comportent des conduits secondaires d'admission d'air débouchant par des ajutages dans les conduits principaux d'admission en arrière des soupapes. Les conduits secondaires sont alors directement raccordés au circuit d'air en amont de la vanne papillon commandant la circulation des gaz d'admission dans les conduits principaux d'admission. Ces conduits secondaires assurent le passage des gaz d'admission principalement dans les conditions de fonctionnement du moteur au ralenti et aux faibles charges pour lesquelles la vanne papillon est en position fermée. Or les conditions de fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges du moteur, recouvre une grande diversité de conditions de fonctionnement et en particulier une grande diversité dans les débits d'air, il est donc nécessaire de trouver un juste compromis pour les dimensions des ajutages qui doivent être suffisamment importants pour assurer un débit suffisant des gaz d'admission et suffisamment faibles pour générer un jet assez puissant apte à assurer la formation de tourbillons dans les chambres de combustion. Il résulte donc de ce compromis, un fonctionnement peu satisfaisant dans certaines conditions extrêmes des dispositifs connus d'introduction de gaz pour imprimer un mouvement de rotation à la charge dans les cylindres. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'introduction des gaz d'admission apte à assurer en toutes circonstance le débit et la turbulence des gaz d'admission, qui pallie donc aux inconvénients des dispositifs connus et qui est de conception relativement simple. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique partielle, en coupe transversale, d'un dispositif d'admission équipant un moteur à combustion interne selon l'invention. Conformément à la figure 1, seuls les éléments du moteur nécessaires à la compréhension de l'invention ont été figurés. Dans ce mode de réalisation, on a représenté schématiquement un moteur, qui peut être par exemple du type à quatre cylindres en ligne. Ce moteur comprend un bloc-cylindres 1 comportant au moins un alésage cylindrique 11. Un piston 3 est placé dans l'alésage Il pour produire un mouvement de va-et-vient. Sur le bloc-cylindres 1, on monte une culasse 17 formant une chambre de combustion 9 correspondant à l'alésage 11. La culasse 17 comprend pour chaque chambre de combustion 9 un orifice d'admission et un orifice d'échappement qui sont respectivement reliés à un passage d'admission 5 et à un passage d'échappement. Dans la culasse 17, on a également ménagé une soupape d'admission 7 et une soupape d'échappement, non figurée, qui coopèrent respectivement avec les orifices d'admission et d'échappement qui constituent les sièges de ces soupapes. Le passage d'admission 5 est relié à un collecteur 14 d'admission muni d'un filtre à air 6 à son extrémité libre. Ce collecteur d'admission comporte un volume ou plénum 22 dont l'entrée est commandée par une vanne papillon 21 actionnée à partir de la pédale d'accélérateur, ce plénum communique avec le moteur par un conduit d'admission principal 2 qui débouche directement dans le passage d'admission 5. Le passage d'admission 5 comporte dans sa partie qui est adjacente à l'orifice d'admission, une ouverture formant un ajutage 10 qui est dirigé vers cet orifice d'admission. L'ajutage 10 de faible section est relié à un premier conduit auxiliaire d'admission 4, pour le transfert des gaz d'admission aux faibles charges, qui est relié à son tour au collecteur 14 en amont (dans le sens de circulation des gaz) de la vanne papillon 21. Ce premier conduit auxiliaire 4 est commandé par une vanne papillon 41 pilotée également à partir de la pédale d'accélérateur, l'ouverture de la vanne 41 précédant l'ouverture de la vanne 21 dans la course de la pédale d'accélérateur. Les vannes papillons 21 et 41 peuvent être réalisées par exemple à partir d'un boîtier papillon à double corps. Le conduit auxiliaire d'admission 4 est couplé avec un second conduit auxiliaire d'admission 8 débouchant dans le conduit 4 en aval de la vanne papillon 41, tandis que son autre extrémité est reliée au premier conduit 4 au voisinage de la jonction de ce dernier avec le collecteur 14 de façon à se raccorder au circuit d'amenée des gaz d'admission en amont des vannes 41 et 21. Ce second conduit auxiliaire 8 destiné plus particulièrement au passage des gaz d'admission au ralenti, est également muni d'une vanne de commande 81 pilotée par un système de régulation de type R.C.O., assurant un réglage particulièrement précis du débit des gaz. Un troisième conduit auxiliaire, ou conduit de dérivation 24, relie d'autre part le premier conduit auxiliaire 4, en aval de la vanne papillon 41, au conduit principal d'admission 2. Ce conduit auxiliaire est également équipé d'une vanne de commande 241 pilotée par des moyens actionneurs non figurés en fonction des valeurs prises par des paramètres caractéristiques des conditions d'utilisation du moteur. Par ailleurs un injecteur de combustible 23 est disposé de manière à faire saillie à l'intérieur du circuit d'amenée des gaz d'admission le plus près possible du passage d'admission 5 et de manière à assurer l'alimentation en carburant et le mélange de ce dernier avec les gaz comburant d'admission en toutes circonstances. Conformément à ce qui vient d'être décrit le fonctionnement du dispositif d'alimentation suivant l'invention va être maintenant présenté. Au ralenti et en dehors des conditions particulières de fonctionnement décrites ci-après, les vannes papillon 21 et 41 sont maintenues en position fermée, aucune pression n'étant exercée sur la pédale d'accélérateur, ainsi d'ailleurs que la vanne 241. Les gaz d'admission empruntent alors le deuxième conduit auxiliaire 8, la vanne de régulation ralenti étant maintenue ouverte dans une position prédéterminée définissant ainsi le plus exactement possible le débit des gaz d'admission compte tenu de la quantité de carburant injectée. La vanne 241 étant maintenue fermée, les gaz d'admission se retrouvent injectés par l'intermédiaire de l'ajutage 10 et de l'orifice d'admission, dans la chambre de combustion 9. Comme l'ajutage 10 a une faible section de passage, les gaz d'admission se trouve injectés à vitesse élevée. De plus comme l'ajutage 10 est dirigé vers la chambre de combustion 9, le courant d'injection est introduit dans les chambres sans perte de vitesse. Ainsi un tourbillon ou une turbulence important du mélange est obtenu dans chaque chambre de combustion 9. Il est préférable de diriger l'ajutage 10 vers l'espace qui est ménagé entre le siège d'admission et la soupape d'admission 7 lorsque cette dernière est ouverte, de telle façon que le flux des gaz d'admission puisse passer dans la chambre de combustion 9 sans qu'il soit perturbé par la soupape d'admission 7. Le dispositif d'admission est donc à même de produire un tourbillon extrêmement efficace pour établir une combustion stable du mélange. Lorsque le moteur passe du fonctionnement ralenti au fonctionnement à faible charge par action du conducteur sur la pédale d'accélérateur et toujours en dehors des conditions particulières de fonctionnement reprises ci-après, la vanne papillon 41 s'ouvre à son tour tandis que les vannes 21 et 241 demeurent fermées. Les gaz d'admission empruntent alors les deux conduits auxiliaires d'admission 4 et 8 (la vanne de régulation ralenti 81 demeurant ouverte). La vanne 241 étant toujours maintenue fermée, les gaz d'admission sont injectés par l'intermédiaire de l'ajutage 10 et de l'orifice d'admission dans la chambre de combustion 9. Ainsi donc le dispositif d'admission produit toujours un tourbillon extrêmement efficace pour établir une combustion stable du mélange. Ensuite au fur et à mesure de l'augmentation de la charge par action sur la pédale d'accélération et quelque soient par ailleurs les conditions de fonctionnement du moteur, la vanne papillon 21 s'ouvre à son tour, jusqu'à atteindre en fonctionnement pleine charge sa pleine ouverture. L'ouverture de la vanne papillon 21 provoque rapidement le court-circuitage quasi total des conduits auxiliaires, par les gaz d'admission, ces derniers n'empruntant plus que le passage principal 2 puis le passage 5 pour arriver dans la chambre de combustion 9. Dans certaines conditions particulières d'utilisation du moteur, il s'avère nécessaire d'augmenter sensiblement le débit des gaz d'admission. Il en est ainsi notamment lorsque le moteur est froid ou lors d'une importante demande de couple provoquée par la mise en route d'un organe auxiliaire : direction assistée ou air climatisé. Pour pouvoir satisfaire ce besoin accru de débit lors des phases de fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges où les gaz d'admission empruntent exclusivement les conduits auxiliaires 4 et 8, on ouvre alors la vanne 241, ce qui permet de faire bypasser l'ajutage 10 par une quantité prédéterminée de gaz d'admission. Les dimensions restreintes de l'ajutage 10 limitent en effet le débit des gaz d'admission injectables à travers ce dernier. L'ouverture du passage 24 permet donc de faire transiter une partie des gaz d'admission traversant les conduits auxiliaires 4 et 8 par le conduit d'admission principal 2, tout en maintenant la formation du jet de gaz d'admission à la sortie de l'ajutage 10, pour le reste des gaz d'admission, pour imprimer un mouvement de rotation à la charge dans la chambre de combustion 9. Cette caractéristique permet donc de pouvoir satisfaire aux besoins en gaz d'admission du moteur, tant d'un point de vue quantitatif que qualitatif (en terme de turbulence), et ce dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. En particulier la taille de l'ajutage peut être parfaitement ajustée pour générer une turbulence maximale en toute circonstance et donc être de faible dimension, sans pour autant limiter le débit des gaz d'admission empruntant les conduits auxiliaires 4 et 8. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi la présente invention est applicable quelque soit le mode d'injection du carburant monopoint ou multipoint, quelque soit le nombre de cylindres ou encore quelque soit le nombre de soupapes d'admission par cylindre. REVENDICATIONS [1] Dispositif d'admission pour moteur à combustion interne comprenant un passage d'admission (5) relié au plénum 22 d'un collecteur d'admission (14) par un conduit principal d'admission (2) et communiquant avec une chambre de combustion (9) par l'intermédiaire d'un orifice d'admission servant de siège à une soupape de commande (7), et au moins un conduit auxiliaire d'admission (4,8) dont l'une des extrémités s'ouvre dans ledit passage d'admission (5) à proximité de l'orifice d'admission à travers un ajutage (10) dirigé vers la chambre de combustion (9), caractérisé en ce que ledit conduit auxiliaire (4,8) débouche également dans ledit conduit d'admission principal (2) par l'intermédiaire d'un conduit de dérivation (24). t2] Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit de dérivation (24) est muni d'une vanne (241) pilotée par des moyens de commande, de façon à contrôler le passage des gaz dans ledit conduit dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur. t3] Dispositif d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit conduit de dérivation relie ledit conduit principal audit conduit auxiliaire (4) en aval de la vanne de commande (24) de ce dernier. [4] Dispositif d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux conduits auxiliaires (4),(8) d'admission débouchent dans ledit passage d'admission (5) par un ajutage commun (10) et en ce que ledit conduit de dérivation (24) relie un seul (4) desdits conduits auxiliaires audit conduit principal (2).