Brevet FR2848613A1 — publié le 20040618

Répartiteur d'admission d'air pour moteur a combustion interne. La présente invention concerne les moteurs à combustion interne et, plus précisément, la réalisation du répartiteur d'air d'admission pour de tels moteurs. De manière générale, un tel répartiteur comporte un corps creux sur lequel sont raccordées respectivement une entrée d'air et autant de sorties que le moteur à de cylindres. L'air pénètre dans le 10 répartiteur en provenance du filtre à air, soit directement dans le cas de moteurs dits atmosphériques, c'est à dire o l'air est aspiré dans chaque cylindre lors de la course descendante du piston, soit via un turbocompresseur dans le cas de 15 moteurs suralimentés. L'air est dirigé du répartiteur vers les cylindres par des conduits spécifiques, généralement déterminés de manière que les caractéristiques de l'alimentation en air de tous les cylindres soient identiques, même si l'entrée d'air 20 est située par exemple à une extrémité du répartiteur, ce qui pourrait avoir pour effet de favoriser relativement le remplissage de certains cylindres au détriment des autres. Par ailleurs, dans un moteur a combustion interne, lorsque l'on souhaite optimiser le remplissage en air des cylindres grâce au répartiteur d'air d'admission, on peut être amené à réaliser des répartiteurs d'air d'admission aux caractéristiques 30 géométriques différentes suivant que l'application est pour un moteur atmosphérique ou suralimenté. En effet, dans le cas d'un moteur atmosphérique, le régime de couple maximum se situe généralement dans un intervalle compris entre 65% et 5 80% du régime de puissance maximale. L'accord acoustique, souhaité pour optimiser le remplissage en air de chaque cylindre, et correspondant au régime de couple maximum, conduit à définir une longueur acoustique, ou "longueur de primaires", qui détermine 10 la longueur des conduits du répartiteur d'air d'admission, et impose au volume du répartiteur localisé en extrémité amont des conduits, à l'intérieur du corps de répartiteur, ce volume étant encore appelé "plénum", de réfléchir la majorité des 15 ondes acoustiques. Dans le cas d'un moteur suralimenté, ces caractéristiques acoustiques de remplissage sont dépendantes de la cartographie du turbocompresseur 20 utilisé, suivant que cette dernière privilégie une compression à bas régime, pour apporter un agrément en couple grâce à une " accroche " acoustique du turbocompresseur, ou bien la compression à haut régime, mieux adaptée aux performances. 25 Dans le dernier cas, les caractéristiques géométriques optimales du répartiteur sont proches de celles du même moteur en version atmosphérique. Mais, dans le cas d'une recherche d'agrément de conduite à 30 bas régime grâce aux caractéristiques acoustiques de remplissage, la longueur acoustique imposée par un régime d'accord voisin de 1500 trs/min imposerait des longueurs de primaires - donc des longueurs de conduits de répartiteur conséquentes et difficilement adaptables dans l'espace limité sous le capot moteur, la longueur des conduits pouvant alors être supérieure au mètre. Ceci impose donc de réfléchir les ondes plus en amont dans le circuit 5 d'admission d'air, en plaçant un volume à la longueur acoustique voulue, et en diminuant l'influence du volume de plénum sur la réflexion des ondes acoustiques, le plenum devant être en quelque sorte " transparent " du point de vue acoustique. Les 10 caractéristiques géométriques requises du répartiteur d'air d'admission s'en trouvent considérablement modifiées par rapport au répartiteur pour un même moteur en version atmosphérique. Les répartiteurs d'air d'admission sont alors spécifiques suivant 15 l'application. Le problème est que cette spécificité entraîne de fait une diversité de réalisation du circuit d'admission d'air, avec l'utilisation de répartiteurs différents pour chaque application. Il en résulte donc un surcot pour un même moteur de base, lorsque l'on souhaite pouvoir utiliser celui-ci soit en version atmosphérique, soit en version suralimentée. Il a donc déjà été recherché des solutions pour limiter le surcot inhérent à la diversité, en cherchant une utilisation commune du répartiteur d'air d'admission, tout en essayant de répondre le 30 mieux possible aux critères de remplissage en air des cylindres, qui sont propres à chaque application comme on l'a vu ci-dessus. Pour cela, deux solutions sont actuellement connues. Une première solution a donc été de transposer le répartiteur d'air d'admission de la version atmosphérique à la version suralimentée, sans 5 aucune adaptation. Une solution alternative est de réaliser un répartiteur d'air d'admission strictement commun également, nais issu d'un compromis entre les optima des versions atmosphérique et suralimenté. Dans le cas de l'utilisation pour la version suralimentée du répartiteur d'air d'admission optimisé pour une version atmosphérique, on ne peut pas exploiter correctement dans cette version suralimentée les phénomènes d'acoustique de 15 remplissage dans le but d'avoir plus d'agrément de couple à bas régime, pour les raisons que l'on a évoquées précédemment, à savoir notamment la longueur acoustique nécessaire et le comportement du plenum sur les réflexions d'ondes. On se retrouve alors avec 20 une version atmosphérique optimale et une version suralimentée qui est relativement dégradée en terme de performance de l'admission à bas régime. Dans le cas de la réalisation d'un répartiteur 25 d'air d'admission strictement commun mais issu d'un compromis, se caractérisant par exemple par un volume de plénumn intermédiaire entre les optima des versions atmosphérique et suralimenté, les versions atmosphérique et suralimentée seront toutes deux 30 " dégradées " toujours dans l'exemple ci-dessus, pas de réflexion suffisante des ondes acoustiques sur le volume de plénum pour la version atmosphérique, et pas assez de transparence aux ondes acoustiques de la part du plenumn pour la version suralimentée. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes indiqués cidessus et vise en particulier à proposer un mode de réalisation d'un 5 répartiteur permettant d'optimiser sa fabrication, par l'utilisation d'éléments communs aux versions atmosphérique et suralimentée, pour réduire les cots, tout en assurant cependant l'optimisation du remplissage en air dans les cylindres, que le moteur 10 soit en version atmosphérique ou en version suralimentée. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un répartiteur d'alimentation en air pour un 15 moteur à combustion interne, comprenant un corps de répartiteur qui comporte un orifice d'entrée et dans lequel débouchent, sensiblement alignés selon une direction longitudinale, des conduits de sortie sensiblement parallèles destinés chacun à relier un 20 volume intérieur commun, encore appelé volume de plénum, du corps à un cylindre respectif du moteur, Selon l'invention, le répartiteur est caractérisé en ce qu'il est formé de l'assemblage 25 de: un carter dans lequel est ménagé un espace intérieur en communication avec l'orifice d'entrée et relié aux conduits de sortie, le carter comportant, dans une partie distincte de la zone o les conduits 30 de sortie débouchent dans l'espace intérieur du carter, des gorges en forme générale d'arc de cercle réparties selon la dite direction longitudinale et situées respectivement en correspondance avec chaque conduit de sortie, un capot apte à clore l'espace interne du carter, et comportant également des gorges en forme générale d'arc de cercle, également situées respectivement en correspondance avec les gorges du carter et les conduits de sortie, au moins une coque intermédiaire, placée entre le carter et le capot, comportant une paroi interne de forme générale tubulaire définissant le dit volume intérieur commun en communication directe avec 10 l'orifice d'entrée, la dite coque étant reliée localement de manière étanche avec le carter et le capot pour définir avec les gorges de ceux-ci des conduits séparés encerclant la dite paroi interne et reliant respectivement le volume intérieur commun à 15 chaque conduit de sortie, de manière à pouvoir obtenir des formes et volumes différents pour le dit volume intérieur commun et les dits conduits séparés par utilisation de coques intermédiaires et/ou de capots de formes 20 différentes tout en conservant au moins les mêmes carters, et ou les mêmes carters et capots. L'invention permet ainsi d'utiliser des éléments communs pour la réalisation du répartiteur 25 d'air d'admission, que le répartiteur soit destiné à une application à un moteur atmosphérique ou à un moteur turbocompressé. Cette utilisation de pièces communes permet ainsi de réduire les cots de fabrication, en limitant la diversité de pièces 30 nécessaires pour une fabrication de grande série, tout en offrant la meilleure optimisation du répartiteur dans les deux versions atmosphérique et turbocompressée. Selon une disposition particulière, la plus commune, l'orifice d'entrée est réalisé dans une paroi frontale d'extrémité longitudinale du carter. Cette disposition permet de simplifier la réalisation 5 en offrant une arrivée axiale de l'air, qui se répartit dans le volume intérieur commun, avant d'être dirigé de manière sélective, en fonction des temps d'aspiration de chaque cylindre, vers chacun des cylindres en suivant le conduit correspondant, 10 qui s'enroule en quelque sorte autour de l'espace commun central. Selon une autre disposition, la coque intermédiaire peut comporter des orifices constituant 15 respectivement chacun une partie d'un des dits conduits séparés. Ainsi, non seulement la coque est utilisée pour reconstituer des tubes avec les parties de gorges du carter, du capot et éventuellement des autres éléments de coques, mais elle comporte elle20 même des portions tubulaires qui s'insèrent par exemple entre des portions correspondantes ménagées dans le carter et/ou le capot. On peut donc obtenir une grande souplesse de 25 réalisation par l'utilisation d'éléments de coque spécifiquement adaptés, servant soit pour former une partie latérale d'un conduit dont la partie latérale complémentaire est formée par exemple par une gorge du carter, soit pour former une portion tubulaire 30 complète s'insérant entre deux autres portions tubulaires, soit encore pour former une paroi d'obturation d'une telle portion tubulaire, qui n'est pas alors fonctionnelle dans la variante de réalisation considérée. L'utilisation de ces coques permet par exemple d'obturer une partie de l'espace intérieur du carter pour réduire le volume du dit volume intérieur commun, c'est à dire réduire le volume de plénum. Elle peut aussi permettre d'obturer une portion des dits conduits pour en réduire la longueur et ainsi modifier et optimiser les caractéristiques 10 acoustiques du répartiteur. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite de plusieurs modes de réalisation, décrits uniquement à 15 titre d'exemples non limitatifs. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un répartiteur d'admission conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en perspective et éclaté du répartiteur, montrant les différentes 25 pièces qui, après assemblage, formeront le répartiteur utilisé dans une version atmosphérique du moteur sur lequel il sera monté, - la figure 3 est une seconde vue en 30 perspective et éclaté, vue sous un angle différent, - la figure 4 est une vue en coupe transversale du répartiteur, dans sa version pour moteur atmosphérique, - la figure 5 est une vue en coupe transversale du répartiteur, dans sa version pour moteur turbocompressé, - la figure 6 est une vue représentant le volume intérieur du répartiteur dans sa version pour moteur atmosphérique, - la figure 7 est une vue représentant le volume intérieur du répartiteur dans sa version pour moteur turbocompressé, - les figures 8 et 9 sont deux vues en coupe 15 d'un deuxième exemple de réalisation, respectivement dans une version pour moteur atmosphérique et dans la version pour moteur turbocompressé, - les figures 10 et 11 sont deux vues en coupe 20 d'un troisième exemple de réalisation, également respectivement dans une version pour moteur atmosphérique et dans la version pour moteur turbocompressé. Le répartiteur d'air d'admission représenté comporte un corps 1, de forme générale approximativement cylindrique s'étendant selon une direction longitudinale parallèle à la direction longitudinale du moteur sur lequel il est destiné à 30 être monté. Une extrémité du corps comporte un orifice d'entrée d'air 11, et sur ce corps se raccordent, sensiblement tangentiellement, des tubulures de sortie 12 dont les extrémités sont reliées sur une bride 13, destinée à assurer la liaison étanche et la fixation du collecteur sur la culasse du moteur, de manière connue en soi. Conformément à l'invention, le répartiteur est 5 constitué, dans l'exemple présenté aux figures 2 à 4, de quatre pièces réalisées séparément et assemblées ensuite par des cordons de soudure 14 dont certains sont indiqués en traits pointillés sur les figures 2 et 3. Ainsi que cela est clairement visible sur ces figures, ces quatre pièces sont - un carter 2, - un capot 3, - une première coque intermédiaire 4, une deuxième coque intermédiaire 5. Le carter 2 est réalisé d'une pièce avec les quatre tubulures de sortie 12 et présente un espace 20 intérieur délimité par: - une paroi de fond 21, une paroi latérale 22 raccordée à la paroi de fond et dans le bas de laquelle débouchent, sensiblement tangentiellement à la paroi de fond 21, 25 les conduits de sortie d'air 121 délimités par les tubulures 12; par ailleurs cette paroi latérale comporte, dans une zone située au-dessus des débouchés des sorties d'air 121, quatre gorges 221, de forme générale en arc de cercle et même 30 sensiblement en demi-cercle, situées respectivement en correspondance, selon des plans parallèles transverses au répartiteur, avec les conduits 121, mais sans communication directe avec ceux ci, comme on le voit bien figure 4; il - deux parois d'extrémités frontales 23 et 24, l'orifice d'entrée d'air 11 étant réalisé dans une 24 de ces parois. Les bords extérieurs libres de ces différentes parois, tels que 25, 26, 27, 28, forment par ailleurs une zone de matière ayant une surface continue sur tout le pourtour du carter et adaptée pour être soudée avec les autres pièces constitutives du 10 répartiteur, comme on le verra par la suite. Le capot 3, adapté pour venir obturer l'espace intérieur du corps de répartiteur comporte une paroi 31 qui présente aussi en section une forme générale 15 en arc de cercle, et dans laquelle sont réalisées des gorges 311 qui sont également situées respectivement en correspondance, dans les dits plans parallèles transverses au répartiteur, avec les conduits 121 et donc avec les gorges 221. Le capot 3 comporte 20 également des bords 33, 34, 35, 36, adaptés, de manière similaire aux bords du carter 2, pour être soudés. La première coque intermédiaire 4 comporte 25 essentiellement une paroi intérieure 41 semicylindrique présentant une surface intérieure 411 sensiblement lisse qui délimite latéralement en grande partie le volume de plénum 6, en communication directe avec l'orifice d'entrée d'air 11. La face 30 opposée de cette paroi comporte des zones 412 aménagées pour constituer avec les gorges 311 du capot 3, après assemblage avec le dit capot, des portions 42 de conduits séparés. Dans sa partie inférieure, la première coque 3 comporte aussi, dans le prolongement circonférentiel des dites zones 412, des orifices sous formes de passages annulaires 43 dont les parois sont réalisées 5 de manière à venir buter contre les parois entourant les conduits de sortie d'air 121, pour assurer une continuité des conduits séparés d'écoulement d'air entre, d'une part, les portions de conduits 42 formés entre la coque 4 et le capot 3 et, d'autre part, les 10 conduits de sortie d'air 121, comme on le voit bien figure 4, lorsque le répartiteur est assemblé. La coque 4 comporte également, au-delà des passages annulaires 43 vers le bas, un rebord 46, réalisé de manière à être placé entre le bord 26 du carter et le 15 bord 34 du capot lorsque le répartiteur est assemblé. Dans sa partie supérieure, la première coque 4 comporte aussi d'autres orifices 44, venant également en prolongement des portions de conduits 42 mais en 20 amont de ceux ci dans le sens d'écoulement de l'air, représenté par les flèches de la figure 4. Ces orifices 44 sont réalisés dans une paroi de la coque 4 dont le bord 45 est lui-même aménagé de manière à être placé entre le bord 25 du carter et le bord 33 25 du capot lorsque le répartiteur est assemblé. On notera que la partie inférieure 32 des parois délimitant les gorges 311 du capot pénètre dans la première coque intermédiaire, pour pouvoir être soudée sur la paroi de cette coque délimitant les passages annulaires 43, de même que les parois de ces passages annulaires 43 pénètrent dans l'espace intérieur du carter, au-dessus de la paroi de fond 21, pour pouvoir rejoindre de manière étanche les parois des conduits de sortie d'air 121. La deuxième coque intermédiaire 5 comporte 5 aussi une paroi 51 dont une face lisse 511 prolonge la face 411 de la première coque pour former avec celle-ci le volume commun de "plénum" 6. L'autre face de la paroi 51 comporte des zones 512 aménagées pour constituer avec les gorges 221 du carter 2, après 10 assemblage avec le dit carter, des portions 52 de conduits séparés en prolongement avec les portions de conduits 42, par l'intermédiaire d'orifices 53 réalisées dans une paroi supérieure dont le bord 54 est aménagé pour se placer contre le bord 45 de la 15 première coque, entre ce dernier et le bord 25 du carter. La deuxième coque présente également un bord inférieur 55 replié vers le centre du plénum 6. Les quatre pièces décrites ci-dessus, 20 constitutives du répartiteur selon l'invention, à savoir le carter 2, le capot 3, et les deux coques intermédiaires 4 et 5, sont fixées l'une sur l'autre par des cordons de soudures qui sont représentés schématiquement par les traits en pointillés 14 25 indiqués sur les deux vues des figures 2 et 3. Pratiquement, on pourra par exemple commencer par assembler ainsi la deuxième coque 5 sur le carter 2 et la première coque 4 sur le capot 3, puis assembler les deux sous-ensembles ainsi réalisés. Tous les 30 différents cordons de soudures seront réalisés de manière à assurer la liaison entre ces différentes pièces, et surtout de manière à assurer l'étanchéité entre les différents conduits séparés menant de l'espace commun de plénum 6 vers chacune des tubulures de sortie 12. La figure 6 représente le volume intérieur du 5 répartiteur après son assemblage. Dans cette représentation, on distingue bien le volume commun de plénum 6, dont une extrémité est directement en communication avec l'orifice d'entrée 11. De ce volume de plénum, partent quatre conduits séparés 10 formés chacun successivement par: - une portion de conduit 52 définie par les gorges 221 du carter 2 et les zones 512 de la deuxième coque 5, - une portion de conduit 53, formée par 15 l'orifice de cette deuxième coque, - une portion de conduit 44 définie par l'orifice de la première coque 4, - une portion de conduit 42 définie entre les gorges 311 du capot 3 et les zones 412 de la première 20 coque 4, - une portion de conduit 43 définie par les passages dans le bas de la première coque, et finalement, - une portion de conduit 121 du carter 1. 25 La figure 5 montre un répartiteur destiné à une version turbocompressée du moteur. On constate que, conformément à l'idée de base de l'invention, ce répartiteur reprend les mêmes carter 2 et capot 3 que 30 la version pour moteur atmosphérique précédemment décrite. Par contre, les deux coques intermédiaires de cette version sont ici remplacées par une seule coque intermédiaire 4' qui détermine le volume commun de plénum 6'. On remarquera que cette coque intermédiaire reprend les mêmes formes que les coques 4 et 5 pour ce qui est des zones constituant les portions de conduits 52, 44', 42, 43 et 121, et des zones d'assemblage, telles que les bords de parois 5 46', 45' et les zones destinées à être soudées pour former les dites portions de conduits. Mais cette coque intermédiaire comporte par ailleurs une partie centrale 48 obturée sur toute sa longueur par une paroi 49, de manière à réduire le volume central 10 commun 6' par rapport à celui de la version atmosphérique. Le volume intérieur du répartiteur dans cette version pour moteur turbocompressé est représenté 15 figure 7. On y voit bien le volume de "plénum" 6', qui est ici sensiblement réduit par rapport à celui de la figure 6, et adopte une configuration en forme de cône, spécifique à la version turbocompressée. On voit donc clairement le principe de réduction du 20 volume du plénum, mais avec conservation des longueurs des conduits, c'est à dire des longueurs de primaires, de la version atmosphérique. L'invention n'est pas limitée au mode de 25 réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple. Les figures 8 et 9 illustrent un autre mode de réalisation, dans lequel le répartiteur comporte deux 30 coques intermédiaires dans ses deux versions, atmosphérique et suralimentée. Le répartiteur comporte ici, dans sa version pour moteur atmosphérique représentée figure 8 - un carter 2a, un capot 3a, - une première coque intermédiaire 4a, - une seconde coque intermédiaire 5a. Dans sa version pour moteur suralimenté, représentée figure 9, le répartiteur est constitué des mêmes carter 2a et capot 3a, mais les coques intermédiaires sont remplacées par d'autres coques 4a' et 5a', qui, comme dans le premier mode de 10 réalisation, permettent de modifier le volume de plénum d'une version à l'autre, par création d'un espace obturé 48a dans la version pour moteur suralimenté, sans modifications des longueurs de primaires. Dans cette première variante, on réutilise donc les mêmes carter et capot dans les deux versions, et on ne change que les coques intermédiaires pour réaliser soit un répartiteur pour moteur 20 atmosphérique soit un répartiteur pour moteur suralimenté. Dans le troisième mode de réalisation représenté figures 10 et 11, seul le carter 2b est 25 réutilisé d'une version à l'autre. Le capot 3b et la coque intermédiaire 4b de la version pour moteur atmosphérique, représentée figure 10, sont respectivement remplacés par un capot différent 3b' et une coque intermédiaire 4b' dans la version pour 30 moteur suralimenté représentée figure 11. Dans cette variante, non seulement le volume de "plénum" est modifié d'une version à l'autre, mais aussi la longueur de primaires, comme on le voit clairement sur les figures, cette modification de longueur étant en particulier obtenue en obturant une portion de conduit 52b réalisée dans le carter, qui est ainsi non- fonctionnelle dans la version pour moteur suralimenté. REVENDICATIONS 1. Répartiteur d'alimentation en air pour un moteur à combustion interne, comprenant un corps de répartiteur (1) qui comporte un orifice d'entrée (11) et dans lequel débouchent, sensiblement alignés selon 5 une direction longitudinale, des conduits de sortie (12) sensiblement parallèles destinés chacun à relier un volume intérieur commun (6) du corps à un cylindre respectif du moteur, caractérisé en ce que le répartiteur est formé 10 de l'assemblage de: un carter (2) dans lequel est ménagé un espace intérieur en communication avec l'orifice d'entrée (11) et relié aux conduits de sortie (12), le carter comportant, dans une partie distincte de la zone o 15 les conduits de sortie débouchent dans l'espace intérieur du carter, des gorges (221) en forme générale d'arc de cercle réparties selon la dite direction longitudinale et situées respectivement en correspondance avec chaque conduit de sortie, un capot (3) apte à clore l'espace interne du carter, et comportant également des gorges (311) en forme générale d'arc de cercle, également situées respectivement en correspondance avec les gorges (221) du carter et les conduits de sortie, au moins une coque intermédiaire( 4; 5), placée entre le carter et le capot, comportant une paroi interne (41; 51) de forme générale tubulaire définissant le dit volume intérieur commun (6) en communication directe avec l'orifice d'entrée, la ou 30 les dite(s) coque(s) étant reliée(s) localement de manière étanche avec le carter (2) et le capot (3) pour définir avec les gorges de ceux-ci des conduits séparés (52, 42, 43) encerclant la dite paroi interne et reliant respectivement le volume intérieur commun à chaque conduit de sortie, de manière à pouvoir obtenir des formes et volumes différents pour le dit 5 volume intérieur commun (6) et les dits conduits séparés par utilisation de coques intermédiaires et/ou de capots de formes différentes tout en conservant au moins les mêmes carters. 2. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage des coques, carter et capot entr'eux est réalisé par soudure (14). 3. Répartiteur selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (11) est réalisé dans une paroi frontale (24) d'extrémité longitudinale du carter (2). 4. Répartiteur selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que la coque intermédiaire (4; 5) comporte des orifices ( 43, 44, 53) constituant respectivement chacun une partie d'un des dits conduits séparés. 5. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie ( 48; 48a) de l'espace intérieur est obturée pour réduire le volume du dit volume intérieur commun (6'). 6. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie (52b)de chacun des conduits séparés est obturée pour réduire la longueur des dits conduits.