Brevet FR2783567A1 — publié le 20000324

COLLECTEUR D'ADMISSION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un collecteur d'admission pour moteur à combustion interne multicylindre destiné notamment à équiper un véhicule automobile ou routier. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un collecteur d'admission adapté pour optimiser la répartition des gaz comburant vers les différents cylindres du moteur. Le collecteur d'admission, encore appelé répartiteur, d'un moteur à combustion interne multicylindre est classiquement une pièce rapportée destinée à venir se fixer sur la culasse du moteur. Cette pièce a pour fonction de mettre en communication la sortie du boîtier papillon (dans le cas de moteurs à allumage commandé) ou la sortie du filtre à air (dans le cas des moteurs à allumage par compression sans boîtier papillon), et l'entrée des différents conduits d'admission ménagés dans la culasse du moteur. Un collecteur d'admission présente classiquement un corps monobloc venu de moulage venant se fixer sur la culasse du moteur. Ce corps comporte généralement un conduit d'entrée qui débouche dans une chambre de distribution de grande capacité encore appelée plenum et plusieurs tubulures qui partent de cette chambre de distribution pour alimenter en air comburant chacune des chambres de combustion du moteur. 2 2783567 L'amélioration des performances des moteurs, notamment en terme de dépollution, consommation et puissance, impose des contrôles extrêmement précis de la masse des gaz comburants admis dans chacun des cylindres. Il est donc particulièrement important d'alimenter de façon identique chacun des cylindres du moteur et ce tant en termes de température et de pression que de composition des gaz comburants en particulier lorsqu'il existe une alimentation en gaz secondaires: gaz d'échappement (EGR), vapeurs de carburant (canister), gaz de carter, etc. Le collecteur d'admission doit donc assurer l'alimentation la plus homogène possible entre les différents cylindres des gaz qui le traversent. Aujourd'hui, on connaît essentiellement deux types de collecteur d'admission: les collecteurs à admission axiale o l'arrivée de l'air s'effectue perpendiculaire à la culasse dans le plan transversal de symétrie des tubulures et les collecteurs à admission latérale o l'admission de l'air s'effectue de façon oblique par rapport à l'axe longitudinale de la culasse voire parallèlement à celui-ci. Les collecteurs à admission axiale assurent une bonne répartition des gaz entre les cylindres mais ils présentent l'inconvénient de prendre beaucoup de volume et donc d'être difficilement implantables sur les véhicules automobiles modernes o la place sous les capots est de plus en plus limitée. 3 2783567 Les collecteurs à admission latérale présentent un volume plus réduit et offrent donc plus de souplesse pour être implantés dans un véhicule automobile mais ils présentent l'inconvénient d'engendrer une répartition dissymétrique des gaz du fait du coude plus ou moins important qu'ils imposent à la veine gazeuse. Par ailleurs, il est nécessaire de munir les débouchés des divers circuits d'admission en gaz secondaires qui coopèrent avec les collecteurs d'admission (EGR, canister, gaz de carter ou de blow-by, etc. ) de dispositifs de répartition plus ou moins complexes selon le type du collecteur d'admission. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients grâce à un collecteur d'admission pour moteur à combustion interne du type précité qui permet, de façon simple, tout à la fois une répartition homogène des gaz d'admission vers les cylindres du moteur et un encombrement restreint. Le collecteur d'admission pour moteur à combustion interne multicylindre selon l'invention est du type comprenant un corps présentant un orifice latéral d'entrée et une pluralité de tubulures destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse du moteur. Selon l'invention, le collecteur d'admission pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le corps comprend une chambre 4 2783567 amont et une chambre aval parcourues successivement par les gaz d'admission, ces chambres communiquant entre elles par une ouverture oblongue de section réduite adaptée. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la chambre aval dans le sens d'écoulement des gaz s'étend sur sensiblement toute la longueur de la culasse du moteur et communiquent directement avec les tubulures d'admission. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'ouverture fait face aux embouchures des tubulures. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la chambre amont dans le sens d'écoulement des gaz présente une section qui évolue de façon coudée depuis l'orifice circulaire d'entrée jusqu'à une section oblongue s'étendant parallèlement à la chambre aval. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'ouverture ménagée entre les deux chambres se présente sous la forme d'une fente rectangulaire. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'ouverture ménagée 2783567 entre les deux chambres se présente sous la forme d'une fente triangulaire. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'ouverture ménagée entre les deux chambres présente une largeur maximale au voisinage de son centre. Selon une autre caractéristique du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'ouverture ménagée entre les deux chambres se présente sous la forme d'une fente en forme de losange. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de différents modes de réalisation de l'invention, présentés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle de dessus du collecteur d'admission pour moteur à combustion interne selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe du collecteur d'admission selon la ligne II-II de la figure 1; les figures 3a, 3b et 3c sont des vues en coupe du collecteur d'admission selon la ligne III- III de la figure 2 et ce pour trois variantes de réalisation du collecteur objet de l'invention. 6 2783567 Pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Par ailleurs, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. En se reportant à la figure 1, on voit un collecteur d'admission référencé 1 destiné à équiper un moteur à combustion interne du type à quatre cylindres en ligne (à allumage commandé ou à allumage par compression) équipant par exemple un véhicule automobile. Bien évidemment, l'invention concerne un collecteur adapté à alimenter un moteur comportant un nombre quelconque de cylindres. Le collecteur 1 vient de préférence de moulage et réalisé soit en alliage d'aluminium ou encore en matière plastique. Il comporte un corps oblong 2 présentant un orifice 6 d'entrée de l'air disposé latéralement. Ce corps 2 se prolonge par quatre tubulures d'admission identiques 3 s'étendant parallèlement les unes aux autres. L'orifice 6 d'entrée de l'air d'admission est destiné à être raccordé, soit à un boîtier papillon dans le cas d'un moteur à allumage commandé, soit directement ou par l'intermédiaire d'une manche à air au filtre à air dans le cas d'un moteur à allumage par compression. Quant aux tubulures d'admission 3, elles sont destinées à venir se fixer sur la culasse non figurée du moteur, en regard des conduits d'admission ménagés dans cette culasse pour desservir les différents cylindres. 7 2783567 En se reportant à la figure 2, on voit que le corps 2 loge deux cavités ou chambres distinctes parcourues successivement par le flux des gaz d'admission. La chambre amont dans le sens d'écoulement des gaz ou chambre de distribution 5 s'étend dans le prolongement de l'entrée 6 et la chambre aval 4 encore appelée plénum communique avec les tubulures 3. Le plenum est formé par une chambre 4 de forme sensiblement parallélipipédique qui s'étend sur pratiquement toute la longueur de la culasse du moteur associé. Bien évidemment, la section sensiblement rectangulaire du plénum 4 n'est donnée qu'à titre d'exemple et un tel plénum peut présenter tout aussi bien une section circulaire ou elliptique. C'est depuis ce plénum 4 que partent les quatre tubulures 3 espacées sur toute sa longueur. Les dimensions de ce plénum sont adaptées aux caractéristiques du moteur que le collecteur 1 est destiné à équiper, afin d'obtenir la résonance acoustique souhaitée. Le plénum est alimenté en gaz d'admission depuis la chambre amont 5 dite chambre de distribution par l'intermédiaire d'une fente 7 faisant face aux embouchures des tubulures 3 et s'étendant sur pratiquement toute la longueur du plénum. La chambre de distribution 5 assure la liaison entre l'entrée des gaz 6 et le plénum 4. C'est directement dans cette chambre et de préférence au voisinage de l'extrémité 6, que débouchent, par exemple par l'orifice 8, le ou les 8 2783567 différents circuits d'admission secondaires tel que notamment le circuit de recirculation des gaz brûlés (EGR). Cette chambre de distribution 5 présente une section qui évolue de façon coudée depuis l'orifice circulaire 6 s'étendant sensiblement parallèlement à l'une des extrémités axiales du plénum 4, jusqu'à une section oblongue s'étendant parallèlement au plénum 4. Le rôle de cette chambre est d'orienter le flux des gaz qui arrivent sensiblement perpendiculairement aux tubulures 3, dans le sens de ces dernières. La présence de la fente 7, associée à la conformation de la chambre de répartition 5 et du plénum 4, permet tout à la fois de mettre les gaz d'admission en vitesse pour améliorer leur homogénéisation, de distribuer les gaz sur toute la longueur du plénum 4 et d'orienter les gaz suivant la direction des tubulures 3. La section et la forme de la fente 7 sont bien évidemment adaptées aux caractéristiques du moteur que le collecteur 1 est destiné à équiper et ce, de façon à ne pas pénaliser la perméabilité de la ligne d'admission. En se reportant aux figures 3a à 3c, on a représenté trois formes possibles pouvant être données à la fente 7. La fente 71 de type losange représentée à la figure 3a est caractérisée en ce que sa largeur croît depuis les extrémités longitudinales vers le 9 2783567 centre o la largeur est alors maximale. Cette configuration en losange de la fente 71 permet de concentrer la zone de débit maximum au centre du plenum 4 et donc d'améliorer la répartition des gaz entre les tubulures 3 dans le cadre d'un fonctionnement alternatif d'un moteur à quatre temps. La fente 72 de type triangulaire représentée à la figure 3b est caractérisée en ce que sa largeur décroît depuis l'extrémité longitudinale la plus proche de l'orifice d'entrée 6 vers l'autre extrémité longitudinale. Cette configuration en triangle de la fente 72 permet d'augmenter la section de passage des gaz dans cette zone d'extrémité du plenum o la veine gazeuse présente le rayon de courbure le plus fort et ainsi de limiter les effets de la force centrifuge qui tend à concentrer les gaz vers l'autre extrémité du plenum se trouvant à l'opposé de l'entrée 6 des gaz. Enfin la fente 73, de type rectangulaire présentée à la figure 3c, offre l'avantage d'une grande simplicité et d'offrir une forte mise en vitesse des gaz. 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 leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. 2783567 REVENDICATIONS [1] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne multicylindre comprenant un corps (2) présentant un orifice latéral d'entrée (6) et une pluralité de tubulures (3) destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse du moteur, caractérisé en ce que ledit corps (2) comprend une chambre amont (5) et une chambre aval (4) parcourues successivement par les gaz d'admission, lesdites chambres communiquant entre elles par une ouverture oblongue (7) de section réduite adaptée. [2] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre aval (4) dans le sens d'écoulement des gaz s'étend sur sensiblement toute la longueur de la culasse du moteur et communiquent directement avec les tubulures d'admission (3). [3] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite ouverture (7) fait face aux embouchures des tubulures (3). [4] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la Il 2783567 chambre amont (5) dans le sens d'écoulement des gaz présente une section qui évolue de façon coudée depuis l'orifice circulaire d'entrée (6) jusqu'à une section oblongue s'étendant parallèlement à la chambre aval (4). [5] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite ouverture (7) se présente sous la forme d'une fente rectangulaire (73). [6] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite ouverture (7) se présente sous la forme d'une fente triangulaire (72). [7] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite ouverture (7) présente une largeur maximale au voisinage de son centre. [8] Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite ouverture (7) se présente sous la forme d'une fente en forme de losange (71).