Brevet FR2731045A1 — publié le 19960830

DISPOSITIF DB COMMANDB DB L'ALINBNTATION D'UM MOTEUR A CONDUCTION INTBRNB La présente invention concerne un dispositif de commande de l'alimentation en air ou en mélange carburé d'un moteur à combustion interne destiné notamment à équiper un véhicule automobile. Le dispositif visé par l'invention commande plus particulièrement l'alimentation d'un moteur à combustion interne du type comportant deux conduits d'admission par cylindre, en obturant sélectivement l'un des deux conduits suivant les conditions de fonctionnement du moteur. I1 est bien connu, notamment par le document FR-A-92-06.863, d'améliorer le rendement d'un moteur en favorisant un niveau élevé de turbulence dans les chambres de combustion dans des conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur telles qu'à faibles charges et ce, sans toutefois dégrader de manière trop importante le remplissage des chambres de combustion lors des fonctionnements à fortes charges. Dans ce but, il a été proposé de nombreux agencements selon lesquels chaque cylindre est alimenté en air ou en mélange carburé (suivant que l'injection du carburant s'effectue directement ou non dans la chambre de combustion) par deux conduits d'admission distincts, chacun de ces conduits débouchant respectivement dans la chambre de combustion par un orifice que vient classiquement obturer une soupape de distribution à tige. Le premier conduit est alors conformé pour provoquer un mouvement tourbillonnaire des gaz d'admission, tandis que le second conduit sensiblement droit est équipé d'un volet d'obturation de type papillon qui permet de commander le débit des gaz dans ce conduit et notamment de l'interrompre plus ou moins totalement suivant les conditions de fonctionnement du moteur afin qu'alors le flux des gaz débouchant par ce conduit dans la chambre de combustion ne vienne pas perturber le mouvement tourbillonna ire des gaz venant du premier conduit. L'utilisation d'un volet rotatif de type papillon formé par un disque solidaire d'un axe d'entraînement commandé en rotation pour venir obturer le second conduit présente toutefois l'inconvénient d'engendrer d'importantes pertes de charge dans ce second conduit aussi bien d'ailleurs que dans le premier conduit lorsque l'axe d'entralnement des volets s'étend parallèlement à la ligne des cylindres en traversant ce dernier. Ces pertes de charge a pour effet de limiter le remplissage du moteur et d'affecter les performances du moteur. Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion du type comportant au moins deux conduits d'admission par cylindre, adapté pour venir obturer tout ou partie de l'un des conduits sans engendrer de pertes de charge et qui soit de construction simple et par conséquent robuste et peu coûteux. Le dispositif de commande de l'alimentation selon l'invention concerne un moteur à combustion interne du type présentant au moins une chambre de combustion délimitée à sa partie supérieure par une culasse et qui est alimentée par au moins un premier et un second conduits d'admission dont chacun s'étend à travers la culasse entre d'une part, un orifice d'entrée formé dans une face latérale de la culasse et destiné à être relié à une conduite tubulaire correspondante d'un collecteur d'admission et d'autre part, un orifice de sortie débouchant dans la chambre de combustion. Selon l'invention, le dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens obturateurs mobiles en translation sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés pour sélectivement faire varier l'ouverture de passage des gaz à travers le second conduit en réponse aux conditions de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, les moyens obturateurs sont formés par une lame mobile percée d'ouvertures. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la lame mobile est interposée entre les orifices d'entrée des premier et second conduits et les conduites tubulaires correspondantes du collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la lame mobile est logée à coulissement dans un évidement oblong ménagé entre une platine fixée à la culasse et un couvercle raccordé aux conduites du collecteur d'admission, la platine et le couvercle présentant des orifices de passages des gaz en regard des orifices d'entrée des premier et second conduits d'admission. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, chaque ouverture ménagée dans la lame mobile est de forme sensiblement ovale et est dimensionnée de façon à pouvoir se superposer avec les orifices de la platine et du couvercle en regard des orifices d'entrée des premier et second conduits d'admission d'une chambre de combustion donnée. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la lame est pressée transversalement entre deux plaques correspondantes sous l'action de moyens élastiques de poussée. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, les plaques sont immobilisées en translation axiale à l'intérieur de l'évidement oblong ménagé entre la platine et le couvercle et présentent respectivement des orifices de passage des gaz d'admission s'étendant en regard des orifices correspondants du couvercle et de la platine. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après de différents modes de réalisation du dispositif de commande de l'alimentation selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle montrant un dispositif de commande de l'alimentation conforme à l'invention, coopérant avec un moteur à combustion interne multicylindre ; la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle selon la ligne II-II de la figure 1, du dispositif de commande de l'alimentation, la lame mobile étant en position de fonctionnement à haut régime ; la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, la lame mobile étant en position de fonctionnement à bas régime ;; les figures 4 et 5 sont des vues partielles en coupe selon la ligne III-III de la figure 2, du dispositif de commande de l'alimentation représenté respectivement sur les figures 2 et 3 ; la figure 6 est une vue analogue à la figure 4 montrant une variante de réalisation du dispositif d'admission selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Ainsi, seule la partie du dispositif de commande associée à une chambre de combustion donnée du moteur a été figurée, le dispositif se répétant sensiblement à l'identique en regard des autres chambres de combustion. Par ailleurs, pour faciliter la lecture des dessins, on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes pièces d'une figure à l'autre. Conformément à la figure 1, le moteur à combustion interne représenté comprend classiquement un bloc cylindres 1 sur lequel est fixée une culasse 2. Dans la culasse 2 se trouvent ménagés les chambres de combustion 3 recouvrant les alésages cylindriques du bloc 1, ainsi que les conduits encore appelés pipes, nécessaires à l'admission 4, 5 de l'air ou du mélange carburé (selon que le moteur est à injection directe ou indirecte) et à l'échappement des gaz brillés desservant ces chambres de combustion. Chacune des chambres de combustion 3 est alimentée de façon connue en soi par deux conduits distincts d'admission, un premier conduit d'admission 4 qui est conformé pour provoquer un mouvement tourbillonnaire des gaz d'admission (air pur ou mélange carburé) lors de leur entrée dans la chambre de combustion et un second conduit d'admission 5 qui lui est sensiblement droit pour présenter le moins de pertes de charge possible et favoriser le remplissage de la chambre de combustion 3. Ces paires de conduits d'admission 4, 5 s'étendent à travers la culasse 2, respectivement entre d'une part, des orifices d'entrée 41, 51 débouchant sensiblement côte à côte et disposés en ligne sur une face latérale de la culasse 2, dite face d'admission, et d'autre part, des orifices de sortie 42, 52 débouchant dans la chambre de combustion de part et d'autre d'un plan de symétrie vertical passant par l'axe du cylindre associé. Ces orifices d'entrée sont destinés à être raccordés à des conduites tubulaires correspondantes 64, 65 d'un collecteur d'admission 6, tandis que ces orifices de sortie 42,52 sont classiquement obturés par des soupapes d'admission à tiges respectivement 43,53 dont les lois d'ouvertures sont déterminées par des cames portées par un arbre à cames non figuré. Un dispositif 7 de commande de l'alimentation conforme à l'invention est interposé entre les différents orifices d'entrées 41, 51 des conduits d'admission 4,5 débouchant sur la face admission de la culasse et les tubulures correspondantes du collecteur d'admission 6. Ce dispositif de commande de l'alimentation 7 qui est piloté par un système électronique de contrôle non figuré, a pour objet d'obturer sélectivement, suivant les conditions de fonctionnement du moteur, tout ou partie de l'écoulement des gaz d'admission à travers les seconds conduits d'admission 5 de sorte que dans ces conditions les gaz entrant dans les chambres de combustion par les premiers conduits 4 soient animés d'un fort mouvement tourbillonnaire. Conformément aux figures 2 à 5, le dispositif de commande de l'alimentation 7 comprend un bottier sensiblement étanche à l'air constitué d'une platine 72 et d'un couvercle 71. La platine 72 qui est destinée à être fixée sur la face d'admission de la culasse 2 par une bride non figurée et des vis de fixation correspondantes, présente des orifices 724, 725 destinés à être positionnés en correspondance avec chacune des entrées d'admission 41, 51 ménagées sur la face admission de la culasse 2. Le couvercle 71 qui repose contre la platine 72 notamment par un rebord périphérique, présente des orifices 714 et 715 s'étendant dans le prolongement des orifices correspondant 724 et 725 de la platine 72, ces orifices 714 et 715 étant destinés à être raccordés aux conduites tubulaires correspondantes 64, 65 du collecteur d'admission 6. La platine 72 et le couvercle 71 sont fixés l'un à l'autre par exemple par des vis qui servent également à la fixation de la platine 72 sur la culasse 2 et à la fixation du collecteur d'admission 6 sur le dispositif de commande de l'alimentation 7. A l'intérieur du boîtier est défini un évidement oblong 77 ménagé entre la platine 72 et le couvercle 71, où est logé à coulissement un obturateur mobile constitué par une lame rigide 76 montée de façon à pouvoir se déplacer en translation rectiligne, parallèlement à la face d'admission de la culasse 2. Des ouvertures 79 sont régulièrement ménagées à travers la lame 76. Chacune de ces ouvertures 79 est de forme sensiblement ovale et est dimensionnée de façon à pouvoir se superposer avec les orifices en regard 724, 725 de la platine 72 d'une part et 714, 715 du couvercle 71 d'autre part, qui correspondent aux orifices d'entrée 41, 51 des premier et second conduits d'admission 4, 5 associés à une chambre de combustion 3 donnée de la culasse 2. Pour opérer le déplacement des ouvertures 79 et venir obturer sélectivement les orifices 725 de la platine 72 et donc les seconds conduits 5, la lame 76 est commandée en translation par des moyens de manoeuvre et d'immobilisation appropriés coopérant avec l'une de ses extrémités longitudinale, entre deux positions prédéterminées. Ces moyens de manoeuvre non figurés sont de type hydrauliques, électriques ou mécaniques (par exemple un système vis-écrou ou bien encore un système à pignon et crémaillère) et sont pilotés par un système de contrôle électronique suivant les conditions de fonctionnement du moteur (par exemple le système électronique de contrôle moteur qui commande par ailleurs la quantité de carburant devant être injectée et/ou l'instant d'allumage des bougies dans le cas d'un moteur à allumage commandé). Chaque ouverture 79 peut ainsi occuper sélectivement deux positions distinctes. La première position est représentée conformément aux figures 3 et 5. La lame 76 est alors déplacée longitudinalement d'une valeur prédéterminée, de façon à obturer les orifices 725 de la platine 72 correspondants aux seconds conduits droits 5 de la culasse, tout en maintenant les ouvertures 79 en regard des orifices 724 afin de permettre la libre circulation des gaz d'admission à travers les premiers conduits 4. Dans cette première position de la lame 76 chaque chambre de combustion 3 du moteur est donc alimentée par son seul premier conduit 4 de sorte que les gaz admis sont soumis à un mouvement d'ensemble ordonné (par exemple de type Swirl l'axe de rotation des gaz étant parallèle à l'axe du cylindre) générateurs d'une forte turbulence propice à la bonne combustion du mélange carburé. La seconde position est représentée conformément aux figures 2 et 4. La lame 76 est alors déplacée longitudinalement en sens contraire de façon que chaque ouverture 79 soit positionnée en regard simultanément des deux orifices 724 et 725 de la platine desservant les conduits d'admission 4 et 5 de la chambre de combustion 3 correspondante, laissant ainsi circuler librement les gaz d'admission dans ces conduits. Dans cette seconde position de la lame 76, chaque chambre de combustion est alors alimentée par ses deux conduits d'admission associés de façon à obtenir un remplissage optimal. Le fonctionnement du dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne est, conformément à la description qui précède, le suivant. Lors des phases de fonctionnement à faibles charges, les moyens de manoeuvre pilotés par le système de contrôle moteur maintiennent la lame 76 dans sa première position, interdisant le passage des gaz d'admission à travers les seconds conduits 5, les chambres de combustion étant alors alimentées par leurs seuls premiers conduits 4 de façon à générer une turbulence du mélange carburé parfaitement adaptée à de telles plages de fonctionnement du moteur. Lors des phases de fonctionnement à pleine charge, par exemple au-dessus d'une valeur de seuil prédéterminée, les moyens de manoeuvre opèrent alors la translation de la lame 76 dans sa seconde position de façon à libérer le passage des gaz d'admission à travers les seconds conduits 5, les chambres de combustion sont alors alimentées simultanément par leurs deux conduits d'admission respectifs 4 et 5 de façon parfaitement adaptée à de telles conditions de fonctionnements. Lorsque la charge diminue et repasse sous la valeur de seuil retenue, les moyens de manoeuvre rappellent la lame 76 dans sa première position de façon à obturer à nouveau les seconds conduits 5. La figure 6 présente une variante de réalisation du dispositif de commande de l'alimentation. La lame 76 est alors entourée de deux plaques correspondantes 73 et 74 disposées dans l'évidement 77 ménagé entre la platine 72 et le couvercle 71, ces plaques sont immobilisée en translation axiale à l'intérieur de l'évidement 77 mais sont susceptibles de se déplacer transversalement. Les plaques 73 et 74 s'étendent respectivement entre le couvercle 71 et la lame 76 d'une part et entre la platine 72 et la lame 76 d'autre part, ces plaques 73, 74 présentant respectivement des orifices de passage des gaz d'admission 734, 735 et 744, 745 s'étendant en regard des orifices correspondants 714, 715 et 724, 725 du couvercle 71 et de la platine 72. Ces plaques 73 et 74 sont maintenues pressées contre la lame 76 grâce à des moyens élastiques de poussée tel qu'un ressort métallique 75 disposé entre la platine 72 et la plaque en visà-vis 74, ce ressort 75 repoussant l'empilement constitué par les plaques 73, 74 et la lame 76 contre le couvercle 71. Cette disposition permet d'opérer un nettoyage simple et performant de la lame 76 en opérant le frottement de cette dernière contre les plaques lors de ses translations, la lame 76 pouvant en effet être soumise à un encrassement plus ou moins important selon les moteurs du fait des gaz d'échappement remontant le long des conduits d'admission, encrassement susceptible à la longue de s'opposer à la translation de la lame 76. Le dimensionnement ainsi que le choix des différents matériaux utilisés pour réaliser les différents éléments du dispositif de commande de l'alimentation selon l'invention et notamment le système d'entraînement en translation de la lame 76, est opéré pour chaque type de moteur par des essais préalables. En variante de réalisation non figurée, il est possible de prévoir des ajutages à travers la lame 76 pour autoriser un débit d'air prédéterminé à travers les seconds conduits 5 lorsque la lame 76 est déplacée dans sa première position d'obturation des seconds conduits 5. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi la course de la lame 76 peut être limitée de façon à ne venir obturer dans sa seconde position que partiellement le passage des gaz d'admission vers les conduits 5. De même, le passage entre les deux positions limites précitées peut s'opérer progressivement suivant les conditions de fonctionnement du moteur à partir d'une cartographie associant ouvertures de passage du conduit 5 et conditions de fonctionnement moteur, cartographie préalablement stockée dans la mémoire du calculateur de contrôle moteur. Ainsi, le dispositif de commande de l'alimentation peut également coopérer avec une admission dite à acoustique variable permettant d'optimiser le remplissage du moteur quel que soit le régime de rotation du moteur, utilisant classiquement deux conduits distincts d'admission par chambre de combustion : un conduit de grande longueur et de faible section adapté pour les fonctionnements à bas régimes et un conduit court et de forte section adapté pour les fonctionnements à hauts régimes. La lame 76 obture alors, de façon parfaitement similaire, sélectivement en fonction du régime moteur le conduit court, de sorte qu'à bas régime la chambre de combustion soit alimentée uniquement par le conduit long et à haut régime par les deux conduits à la fois. RIVINDICATIONS El) Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne du type présentant au moins une chambre de combustion (3) délimitée à sa partie supérieure par une culasse (2) et qui est alimentée par au moins un premier et un second conduits d'admission (4,5) dont chacun s'étend à travers la culasse (2) entre d'une part, un orifice d'entrée (41,51) formé dans une face latérale de la culasse (2) ledit orifice d'entrée étant destiné à être relié à une conduite tubulaire correspondante (64,65) d'un collecteur d'admission (6) et d'autre part, un orifice de sortie (42,52) débouchant dans la chambre de combustion (3), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens obturateurs (76) mobiles en translation sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés pour sélectivement faire varier l'ouverture de passage des gaz à travers ledit second conduit (5) en réponse aux conditions de fonctionnement du moteur. (2) Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs sont formés par une lame mobile (76) percée d'ouvertures (79). (3) Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite lame (76) est interposée entre les orifices d'entrée (41,51) desdits premier et second conduits (4,5) et les conduites tubulaires correspondantes (64,65) du collecteur d'admission (6). [4] Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite lame (76) est logée à coulissement dans un évidement oblong (77) ménagé entre une platine (72) fixée à la culasse (2) et un couvercle (71) raccordé auxdites conduites (64,65) du collecteur d'admission (6), la platine (72) et le couvercle (71) présentant des orifices de passages des gaz (724,725,714,715) en regard des orifices d'entrée (41,51) desdits premier et second conduits (4,5). [5] Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que chaque ouverture (79) ménagée dans ladite lame (76) est de forme sensiblement ovale et est dimensionnée de façon à pouvoir se superposer avec lesdits orifices (724,725,714,715) de la platine (72) et du couvercle (71) en regard desdits orifices d'entrée desdits premier et second conduits (4,5) d'une chambre de combustion (3) donnée. cl Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite lame (76) est pressée transversalement entre deux plaques correspondantes (73,74) sous l'action de moyens élastiques de poussée (75). (7) Dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon la revendication 6 caractérisée en ce que lesdites plaques (73,74) sont immobilisées en translation axiale à l'intérieur de l'évidement oblong (77) ménagé entre le couvercle (71) et la platine (72) et en ce que lesdites plaques (73,74) présentant respectivement des orifices de passage des gaz d'admission (734,735,744,745) s'étendant en regard des orifices correspondants (714,715,724,725) du couvercle (71) et de la platine (72).