Brevet FR2774130A1 — publié le 19990730

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN CIRCUIT D'ADMISSION D'AIR COMPACT La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne destiné à équiper notamment un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement le circuit d'admission d'air. Classiquement le circuit d'admission d'air d'un moteur se compose de l'amont vers l'aval dans le sens de l'écoulement de l'air d'un filtre à air, d'un boîtier papillon (dans le cas notamment des moteurs à allumage commandé), d'un collecteur formé d'une cavité ou plenum d'o partent une pluralité de conduites et, des conduits d'admission ménagés dans la culasse, ces conduits ménagés dans la culasse débouchant dans les chambres de combustion par des orifices fermés sélectivement par des soupapes. Les éléments du circuit d'admission d'air autres que les conduits d'admission ménagés dans la culasse sont généralement logés à l'extérieur du moteur dans le compartiment moteur. Compte tenu de l'évolution du design des véhicules automobiles, les dimensions de ce compartiment moteur sont aujourd'hui de plus en plus réduites et il est donc important de rendre de plus en plus compact ce circuit d'air. Parmi les différentes solutions proposées, il est connu de faire supporter le collecteur d'admission par le moteur comme cela est notamment décrit dans le brevet n FR90-08075, déposé par la 2 2774130 Demanderesse, o la solution retenue consiste à intégrer le collecteur d'admission au couvre- culasse du moteur. Selon cet art antérieur, les conduits d'admission ménagés dans la culasse sont orientés vers le haut pour déboucher sur la face supérieure de la culasse au voisinage de l'un des bords longitudinaux. De la sorte, les conduites correspondantes du collecteur d'admission intégrées au couvre-culasse peuvent utiliser toute la largeur du couvre-culasse, l'ensemble demeurant extrêmement ramassé et d'encombrement minimal. Les solutions connues selon l'art antérieur se limitent toutefois à placer le collecteur au- dessus du moteur, le reste du circuit d'air demeurant positionné dans le compartiment moteur ou venant se raccrocher au bloc- moteur aux moyens de brides de fixation. De tels montages demeurent encore trop encombrants et peuvent être sources de vibrations et donc de bruyance. L'objet de la présente invention est donc d'améliorer l'état de l'art existant en faisant supporter l'ensemble du circuit d'air externe du moteur par la partie haute du moteur. Le moteur à combustion interne selon l'invention est du type comprenant un circuit d'admission d'air comportant un filtre à air, un boîtier papillon et un collecteur d'admission, le collecteur d'admission se composant d'une cavité répartitrice et d'une pluralité de conduites individuelles destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse. .., a:r.. &.Ofl- 3 2774130 Selon l'invention, le moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le collecteur d'admission, le boîtier papillon et le filtre à air sont positionnés au-dessus du couvre-culasse. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les extrémités amont et aval du boîtier papillon sont directement emmanchées dans des ouvertures correspondantes du filtre à air et du collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les extrémités amont et aval du boîtier papillon sont entourées radialement d'un joint torique destiné à assurer l'étanchéité et le maintien en position de ces extrémités dans les ouvertures correspondantes du filtre à air et du collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le moteur comporte une chambre de décantation des gaz de carter formée directement de fonderie, cette chambre de décantation étant définie par une première cavité ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse et une seconde cavité de forme complémentaire ménagée dans un couvercle destiné à venir fermer ladite première cavité. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, la cavité répartitrice du collecteur d'admission repose directement sur le couvercle fermant la chambre de décantation des gaz de carter ménagée dans le -A2US 1 ^ ^.^^1,1:.r, y, -rlul A al,1b.;....Xr 4 2774130 couvre-culasse, un simple perçage calibré à travers la paroi de fond du couvercle coopérant avec une ouverture correspondante ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice permet de recycler les gaz de carter directement dans le collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le collecteur d'admission et le boîtier papillon sont fixes directement sur le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter intègre venant de fonderie un élément de canalisation servant au transfert de gaz additionnels vers le circuit d'admission d'air, cet élément de canalisation débouchant à son extrémité aval par un embout s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle, cet embout étant adapté pour pénétrer dans la cavité répartitrice du collecteur d'admission à travers une ouverture correspondante. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, le couvercle de la chambre de décantation des gaz de carter intègre un élément de conduit tubulaire débouchant dans la chambre de décantation et destiné à coopérer avec une ouverture correspondante du filtre à air, cet élément de conduit permettant de recycler les gaz de carter directement dans le filtre à air. 2774130 On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un couvre-culasse de moteur à combustion interne équipé d'un circuit d'admission conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 précisant le positionnement du collecteur d'admission et du papillon des gaz sur le couvre- culasse; - la figure 3 est une vue en coupe partielle, selon un plan parallèle à l'axe longitudinal du moteur, du couvre culasse et du collecteur d'admission; - la figure 4 est une vue en coupe partielle, selon un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du moteur, du couvre culasse, du collecteur d'admission et du filtre à air. Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre. 6 2774130 En se reportant aux figures 1 à 4, on a représenté schématiquement un couvre-culasse 1 venant recouvrir la culasse 10 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre destiné notamment à équiper un véhicule automobile. Le moteur comporte par ailleurs et de façon classique, un carter non figuré, formé d'un bloc-cylindres avec à sa partie inférieure un réservoir d'huile. Dans la fonderie même du couvre-culasse 1 et en saillie sur la face supérieure de ce dernier, est ménagée une cavité ouverte 2 définissant la partie inférieure de la chambre de récupération 3 et de décantation des gaz de combustion échappés dans le carter-moteur à travers les différents jeux de fonctionnement. De façon classique des passages appropriés ménagés à travers le bloccylindres et la culasse 10 qui le surmonte permettent de mettre en communication l'ensemble des parties du carter- moteur avec le couvre-culasse 1 et la cavité 2. La cavité 2 est fermée par un couvercle 4 venant de fonderie qui vient se fixer sur le dessus du couvre-culasse 1 par des moyens appropriés. Ce couvercle 4 présente une cavité intérieure 5 de forme sensiblement conjuguée à celle de la cavité 2, définissant la partie supérieure de la chambre de décantation 3. La chambre de décantation 3 se trouve ainsi, selon le mode de réalisation décrit, partagée de façon sensiblement égale entre le couvre-culasse 1 et le couvercle 4. Bien évidement, 7 2774130 il est possible de modifier les proportions respectives de la chambre de décantation contenues dans le couvre-culasse 1 et le couvercle 4. Conformément à l'invention, le collecteur d'admission 23, le boîtier papillon 30 et le filtre à air du circuit d'admission d'air du moteur, sont disposés au-dessus du couvre-culasse 1 et repose sur ce dernier notamment par l'intermédiaire du couvercle 4. Le collecteur d'admission 23, qui se compose classiquement d'une cavité répartitrice ou plénum 25 et d'une pluralité de conduites individuelles 26 destinées à alimenter les conduits correspondants ménagés dans la culasse 10, est conformé de façon que la cavité répartitrice 25 soit positionnée sensiblement à l'aplomb du couvercle 4. Grâce au positionnement du collecteur d'admission 23 directement au-dessus du couvercle 4, la connexion de la chambre de décantation 3 au collecteur d'admission 23 peut alors s'opérer directement sans conduite rapportée. Ainsi, un simple perçage 12 dans le toit du couvercle 4 coopérant avec une ouverture 22 ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice 25 du collecteur 23, permet de recycler les gaz de carter directement dans celle- ci. Un joint 27 d'étanchéité est agencé autour de l'ouverture 22, pour être interposé entre le collecteur d'admission 23 et le couvercle 4, et ainsi assurer l'étanchéité du montage. 8 2774130 Le collecteur d'admission est fixé directement sur le couvercle 4 au moyen de vis de fixation non figurées coopérant avec des brides 28 portées par le collecteur d'admission 23 et des contre- brides 48 disposées sur le dessus du couvercle 4. Il est à noter que les contre-brides 48 sont adaptées pour servir également de brides pour fixer le couvercle 4 sur le couvre-culasse 1. Le couvercle 4 intègre par ailleurs venant de fonderie, un élément de canalisation 40 qui débouche à son extrémité aval par un embout 41 s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle 4. Cet embout 41 est adapté pour pénétrer dans le collecteur d'admission 23 à travers l'ouverture 22 et déboucher dans la cavité répartitrice 25 sensiblement au-dessus de l'orifice 12. Cet élément de canalisation 40 peut être connecté à son extrémité aval au circuit de recirculation des gaz de carter, au circuit de purge des vapeurs de carburant piégées dans le canister ou encore, au circuit d'admission d'air ralenti dans le cas o ce dernier n'est pas intégré au boîtier papillon 30. L'intégration de cet élément de canalisation 40 au couvercle 4 simplifie considérablement la connexion du circuit d'amener des gaz additionnels correspondants au circuit d'admission d'air, puisque le simple montage du collecteur 23 sur le couvercle 4 assure cette connexion. 9 2774130 Le collecteur d'admission 23 présente par ailleurs, une ouverture circulaire 29 ménagée entre les deux brides 28, à travers la paroi latérale opposée aux conduites 26 de la cavité répartitrice 25 du collecteur 23. C'est directement dans cette ouverture 29 qu'est emmanchée l'extrémité aval du boîtier papillon 30. Cette extrémité aval est entourée d'un joint d'étanchéité torique 31 qui assure la parfaite étanchéité entre le collecteur d'admission et le boîtier papillon 30 ainsi que le maintien en position de cette extrémité dans l'ouverture 29 correspondante du collecteur d'admission. 1s Le boîtier papillon 30 tout comme le collecteur d'admission 23 est directement fixé sur le couvercle 4 au moyen de vis de fixation non figurées coopérant avec des brides 33 portées par le boîtier papillon 30 et des contre-brides 43 disposées sur la face latérale en regard du couvercle 4. L'extrémité amont du boîtier papillon 30 est emmanchée de façon similaire à l'extrémité aval dans une ouverture correspondante 59 du filtre à air 50. De façon tout aussi similaire, un joint d'étanchéité torique entourant radialement l'extrémité amont du boîtier papillon 30 assure l'étanchéité du montage entre ce dernier et le filtre à air 50. Le boîtier papillon se trouve ainsi directement connecté au collecteur d'admission d'une part et au filtre à air d'autre part sans conduites additionnelles de raccordement et sans 2774130 dispositif de fixation particulier. L'emmanchement des extrémités aval et amont du boîtier papillon 30 dans respectivement l'ouverture 29 du collecteur d'admission 23 et l'ouverture 59 du filtre à air 50 suffit à assurer l'étanchéité du montage. La proximité immédiate du filtre à air 50 du couvercle 4 permet par ailleurs d'opérer directement la connexion de la chambre de décantation 3 au circuit d'admission en amont du volet papillon. Pour ce faire, le couvercle 4 intègre de fonderie un élément de conduit tubulaire destiné à venir directement s'emmancher dans une ouverture correspondante 51 du filtre à air 50. Grâce donc au circuit d'admission selon l'invention, le dispositif de recirculation des gaz de carter du type à deux branches, une branche basse venant se raccorder au circuit d'admission en aval du boîtier papillon 30 et une branche haute venant se raccorder au circuit d'admission en amont du boîtier papillon 30, se connecte au circuit d'admission directement sans recours à de quelconques conduites rapportées. Ainsi, grâce à l'invention, le montage des différents éléments composant le circuit d'admission d'air ainsi que le raccordement de celui-ci aux circuits additionnels d'introduction de gaz (gaz de carter, gaz brûlés recirculés (EGR), etc..) peuvent s'opérer de façon extrêmement simple, du fait d'un nombre réduit de pièces, pièces obtenues principalement de moulage et ne nécessitant qu'un nombre limité d'opérations d'usinage. i 11 2774130 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. 12 2774130 REVENDICATIONS [1] Moteur à combustion interne du type comprenant un circuit d'admission d'air comportant un filtre à air (50), un boîtier papillon (30) et un collecteur d'admission (23), ledit collecteur d'admission (23) se composant d'une cavité répartitrice (25) et d'une pluralité de conduites individuelles (26) destinées à alimenter les conduits d'admission correspondants ménagés dans la culasse (10), caractérisé en ce que le collecteur d'admission (23), le boîtier papillon (30) et le filtre à air (50) sont positionnés au-dessus du couvre-culasse (1). [2] Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités amont et aval du boîtier papillon sont directement emmanchées dans des ouvertures correspondantes (59,29) du filtre à air (50) et du collecteur d'admission (23). [3] Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités amont et aval du boîtier papillon sont entourées radialement d'un joint torique (32,31) destiné à assurer l'étanchéité et le maintien en position de ces extrémités dans les ouvertures correspondantes du filtre à air (50) et du collecteur d'admission (23). [4] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de décantation (3) des gaz de carter formée directement de fonderie, 13 2774130 ladite chambre de décantation (3) étant définie par une première cavité (2) ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse (1) et une seconde cavité de forme complémentaire (5) ménagée dans un couvercle (4) destiné à venir fermé ladite première cavité (2). [5] Moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cavité répartitrice (25) du collecteur d'admission repose directement sur le couvercle (4) fermant la chambre de décantation des gaz de carter ménagée dans le couvre-culasse (1), un simple perçage calibré (12) à travers la paroi de fond du couvercle (4) coopérant avec une ouverture correspondante (22) ménagée à travers la paroi inférieure en regard de la cavité répartitrice (25) permet de recycler les gaz de carter directement dans le collecteur d'admission (23). [6] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le collecteur d'admission (23) et le boitier papillon (30) sont fixés directement sur le couvercle (4). [7] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le couvercle (4) intègre venant de fonderie un élément de canalisation (40) servant au transfert de gaz additionnels vers le circuit d'admission d'air, ledit élément de canalisation (40) débouchant à son extrémité aval par un embout (41) s'étendant en saillie sur le dessus du couvercle (4), ledit embout (41) étant adapté pour 14 2774130 pénétrer dans la cavité répartitrice (25) du collecteur d'admission (23) à travers une ouverture correspondante (22). [8] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le couvercle (4) intègre un élément de conduit tubulaire (45) débouchant dans la chambre de décantation (3) et destiné à coopérer avec une ouverture correspondante (51) du filtre à air (50), ledit élément de conduit (45) permettant de recycler les gaz de carter directement dans le filtre à air (50).