Brevet FR2858361A1 — publié le 20050204

! Système d'admission de gaz pour moteur à combustion interne et procédé de fabrication d'une culasse pour un tel système La présente invention concerne un système d'admission de gaz pour moteur à combustion interne ainsi qu'un procédé de fabrication d'une culasse pour un tel système d'admission de gaz. Dans les moteurs à combustion interne, et notamment les moteurs diesels du type à injection directe, l'optimisation de la 10 combustion du carburant injecté dépend de la qualité du mélange air/carburant obtenu. Il est connu de favoriser un mélange air/carburant en prévoyant un système d'admission de gaz permettant l'introduction d'air dans une chambre de combustion avec un mouvement tourbillonnaire ou mouvement de swirl . Pour obtenir le mouvement de swirl , on peut prévoir des artifices agencés dans les conduits d'admission des gaz pour augmenter des turbulences dans l'écoulement d'air admis. Cependant, de tels artifices provoquent une dégradation de la perméabilité du système d'admission avec l'augmentation du mouvement de swirl . 20 Par perméabilité du système, on entend le débit de passage des gaz dans un orifice lors de l'ouverture d'une soupape commandant l'ouverture/fermeture dudit l'orifice. Le document EP 0 926 330 décrit un système d'admission comprenant une chambre en forme de bol formant un espace annulaire 25 autour d'un guide de soupape cylindrique, une paroi latérale de la chambre rencontrant une paroi d'un conduit d'introduction des gaz dans la chambre en formant une lèvre de swirl à profil effilé, la surface latérale de la chambre à proximité de la lèvre étant usinée. La lèvre munie d'une face usinée est destinée à favoriser un mouvement 30 de swirl . Dans ce système, la lèvre s'étend principalement selon une direction parallèle à un axe de soupape correspondant à un axe de mouvement tourbillonnaire des gaz dans l'espace annulaire défini autour du guide de soupape. D'une part, la zone de la lèvre à usiner est d'accès difficile, et d'autre part l'usinage de la lèvre nécessite des opérations supplémentaires de positionnement des pièces et d'usinage. 5 On connaît par le document EP 1 215 377 un système d'admission de gaz comprenant un conduit d'admission des gaz débouchant par un orifice de sortie, une paroi intérieure d'un tronçon aval du conduit d'admission comportant une nervure située à proximité de l'orifice de sortie et s'étendant dans un plan correspondant 10 sensiblement à une section transversale du conduit, la nervure étant obtenue par usinages ogival et conique successivement du tronçon aval. La nervure est destinée à favoriser le mouvement tourbillonnaire des gaz. Dans ce système également, la nervure est formée par usinages 15 successifs du conduit nécessitant des repositionnements des pièces et des usinages multiples impliquant un surcoût important de fabrication du système d'admission des gaz. En outre, lorsqu'une culasse de système d'admission est obtenue par moulage en fonderie, les dispersions dues à ce type de fabrication obligent à prévoir un usinage 20 très précis pour obtenir une nervure avec des dimensions souhaitées. La présente invention a pour objet un système d'admission de gaz pour moteur à combustion interne permettant de favoriser la formation d'un écoulement tourbillonnaire des gaz, et permettant de remédier aux inconvénients de fabrication mentionnés auparavant. Un tel système d'admission de gaz pour moteur à combustion interne comprend un conduit d'admission débouchant par un orifice d'entrée dans une chambre avant ou chapelle, la chapelle comprenant un orifice de sortie des gaz, un alésage de soupape formé dans une paroi de fond de la chapelle, ladite paroi de fond étant située 30 sensiblement en regard de l'orifice de sortie, l'alésage de soupape étant prévu pour la réception d'une soupape de commande d'ouverture/fermeture de l'orifice de sortie. Selon un aspect de l'invention, la chapelle comprend une paroi de fond usinée pour former une arête vive à une intersection entre la paroi de fond et une paroi du conduit d'admission délimitant l'orifice d'entrée. L'usinage de la paroi de fond permet de diminuer un rayon de 5 raccordement à une intersection entre la paroi de fond et une paroi de conduit délimitant l'orifice d'entrée. L'arête vive modifie l'angle incident du flux de gaz en sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'augmenter le mouvement de swirl dans une chambre de combustion en communication avec l'orifice de sortie, sans diminuer la 10 perméabilité du système d'admission. Dans un mode de réalisation, la paroi de fond s'étend sensiblement selon un plan perpendiculaire à un axe de l'alésage de soupape. La paroi de fond peut avantageusement être usinée à l'aide 15 d'un outil, par exemple un outil à tête plate, présenté selon l'axe de l'alésage de soupape, l'outil d'usinage possédant un diamètre suffisant de sorte que l'usinage conduise à la formation d'une arête vive à une intersection entre la paroi de fond et une paroi du conduit délimitant l'orifice d'entrée. Les usinages de l'alésage de soupape et de la paroi 20 de fond selon le même axe peuvent être effectués successivement sans modification d'une position de référence de la pièce usinée, ce qui permet d'éviter un mouvement de la pièce entre les usinages et une vérification du positionnement de la pièce. Un temps d'usinage est réduit, et la précision de l'usinage est augmentée. En outre, la paroi de 25 fond en regard de l'orifice de sortie est d'accès facile pour l'usinage. Avantageusement, l'orifice d'entrée de la chapelle est conformé de façon que l'arête vive s'étend en arc de cercle, dans un secteur angulaire compris entre 60 et 270 C, notamment entre 120 et C. Dans un mode de réalisation, le système d'admission de gaz comprend un conduit d'admission débouchant dans l'orifice d'entrée de façon tangentielle ou hélicoïdale, afin de favoriser un écoulement tourbillonnaire. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une culasse pour système d'admission de gaz comprenant un conduit 5 d'admission débouchant dans un orifice d'entrée d'une chambre avant ou chapelle, la chapelle comprenant un orifice de sortie des gaz, un alésage de soupape formé dans une paroi de fond de la chapelle située sensiblement en regard de l'orifice de sortie, l'alésage de soupape étant prévu pour la réception d'une soupape de commande 10 d'ouverture/fermeture de l'orifice de sortie, dans lequel on usine la paroi de fond de la chapelle de façon à former une arête vive à une intersection entre la paroi de fond et une paroi du conduit d'admission délimitant l'orifice d'entrée. Avantageusement, on usine la paroi de fond à l'aide d'un outil 15 présenté selon un axe de l'alésage de soupape. Dans un mode de réalisation, on usine la paroi de fond à l'aide d'un outil d'usinage à tête plate. De préférence, on forme préalablement à l'usinage une paroi de fond prévu avec une surépaisseur, notamment comprise entre 0,5 et 3 20 mm dans la zone à usiner. Avantageusement, on introduit l'outil d'usinage par l'orifice de sortie de la chapelle. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre 25 d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une chapelle ou chambre avant d'un système d'admission des gaz selon un aspect de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un second mode de réalisation d'une chapelle d'un système d'admission des gaz pour moteur à combustion interne selon un aspect de l'invention; et - la figure 3 est une vue de dessus en coupe radiale selon 111-III de la figure 1. Sur la figure 1, une culasse 1 pour système s'admission de gaz de moteur à combustion interne comprend un conduit d'admission 2 5 débouchant par un orifice d'entrée 3 dans une chambre avant ou chapelle 4 prévue pour être située dans l'écoulement des gaz admis entre le conduit admission 2 et une chambre de combustion des gaz non représentée. La chapelle 4 se présente sous la forme d'une cavité de forme 10 générale semi-sphérique présentant une paroi latérale 5, un orifice de sortie 6 et une paroi de fond 7 située sensiblement en regard de l'orifice de sortie 6. La cavité formée par la chapelle 4 va en s'évasant depuis la paroi de fond 7 vers l'orifice de sorite 6. L'orifice d'entrée 3, par lequel le conduit d'admission 2 15 débouche dans la chapelle, est situé sur une portion supérieure de la paroi latérale 5 en étant adjacent à la paroi de fond 7. L'ouverture de l'orifice d'entrée 3 est délimitée par une première portion supérieure 8 de la paroi du canal d'admission 2 rejoignant la paroi de fond 7 et par une seconde portion inférieure 9 de paroi du canal d'admission 2 20 rejoignant la paroi latérale 5 à proximité de l'orifice de sortie 6. Un guide de soupape 10 est formé par usinage dans la paroi de fond 7 de la chapelle 4 selon un axe de soupape 11. Le guide de soupape 10 se présente ici sous la forme d'un alésage de soupape 12 étagé, c'est-à-dire présentant des tronçons de diamètre différents, et 25 adapté pour la réception d'une tige de soupape et éventuellement d'un palier de coulissement d'une soupape (non représentés) selon l'axe de soupape 11. Une telle soupape est prévue pour être montée coulissante dans le guide de soupape pour commander l'ouverture/fermeture de l'orifice de sortie 6, afin de commander l'entrée des gaz dans une 30 chambre de combustion. L'ouverture de sortie 6 de la chapelle 4 est muni d'un profil adapté pour former siège de réception d'une tête de soupape. Le profil présente une portion intermédiaire cylindrique 13 située entre la paroi latérale 5 et une portion de sortie 14 à profil tronconique s'ouvrant vers l'extérieur de la chapelle 4. Les portions cylindriques 13 et tronconiques 14 présentent comme axe de révolution l'axe de soupape 11 et sont formées par usinage selon l'axe de soupape. La paroi de fond 7 est plane et s'étend selon un plan perpendiculaire à l'axe de soupape 11. La paroi de fond 7 rejoint la première portion 8 de la paroi du conduit d'admission 2 en formant une arête vive 15 s'étendant dans le plan de la paroi de fond 7. L'arête 10 vive 15 est située à l'intersection entre la paroi de fond 7 de la chapelle 4 et de la première portion 8 de la paroi du conduit d'admission 2. L'arête 15 se situe dans un plan perpendiculaire à l'axe de soupape 11. Les gaz admis dans un système d'admission comprenant la 15 culasse 1 circulent dans le conduit d'admission 2. Lorsque les gaz pénètrent dans la chapelle 4, les gaz sont réorientés par l'arête 15. La disposition de l'arête vive 15 permet de favoriser un écoulement tourbillonnaire des gaz pénétrant dans une chambre de combustion communiquant avec l'orifice de sortie 6. La culasse 1 est généralement obtenue à partir d'un brut de fonderie. Ensuite, les sièges de tête de soupape sont usinés ou rapportés, ainsi que l'alésage de soupape 12 du guide de soupape. Ces usinages sont effectués à l'aide d'outils d'usinage entraînés en rotation et déplacés selon l'axe de soupape 11. Le brut de fonderie présente généralement une paroi de fond rejoignant le conduit d'admission avec un arrondi ne permettant pas une réorientation satisfaisante des gaz pénétrant dans la chapelle 4. L'arête vive 15 est obtenue en usinant la paroi de fond 7 du brut de fonderie de façon à former une arête vive à l'intersection entre la paroi 30 de fond 7 et la première portion 8 du conduit d'admission. Par exemple, on peut usiner la paroi de fond 7 pour obtenir une paroi plane s'étendant perpendiculairement à l'axe de soupape à l'aide d'un outil d'usinage à tête plate 16 tel que représenté sur la figure 1 en pointillés. L'outil d'usinage 16 peut être entraîné en rotation et déplacé axialement selon l'axe de soupape 11, comme indiqué par la flèche F1, ce qui permet d'effectuer cette opération d'usinage 5 directement après les opérations d'usinage de siège de tête de soupape et de guide de soupape permettant ainsi une économie de temps. L'usinage de la paroi de fond est réalisé en introduisant l'outil d'usinage 16 par l'orifice de sortie 6 qui est situé en regard de la paroi de fond 7. L'usinage peut être réalisé sans difficulté particulière. Pour 10 assurer la formation de l'arête vive 15, on prévoit un outil d'usinage 16 possédant un diamètre suffisant pour que la surface usinée intercepte la portion supérieure 8 de la paroi du conduit d'admission 2, formant ainsi l'arête vive 15. Comme on peut mieux le voir sur la figure 3, le conduit 15 d'admission 2 est du type hélicoïdal. Le conduit d'admission 2 chemine vers l'orifice d'entrée 3 de la chapelle 4 en s'enroulant en partie autour du guide de soupape 10 et en descendant vers l'orifice de sortie. Le profil de l'intersection entre la paroi de fond de la chapelle 4 et la première portion 8 de paroi du conduit d'admission 2 dépend du 20 profil de la chapelle et de l'inclinaison du conduit d'admission 2. L'arête vive 15 s'étend en arc de cercle autour du guide de soupape. On peut prévoir un conduit d'admission 2 dont le chemin est adapté pour former par la suite une arête vive s'étendant sur un arc de cercle compris entre 60 et 270 , et notamment entre 120 et 180 . 25 Telle que représentée sur la figure 3, l'arête vive 15 s'étend sensiblement sur un arc de cercle de 180 . Sur la figure 2, on a représenté une culasse similaire à celle du mode de réalisation précédent, à ceci près que le conduit d'admission 2 est un conduit du type tangentiel. Dans ce cas, la première portion 8 de paroi du conduit d'admission 2 s'étend sensiblement axialement parallèlement à l'axe de soupape 11. On obtient alors une arête vive 15 avec en section un profil sensiblement à 90 o Telle que représentée sur la figure 2, la paroi de fond 7 de la chapelle 4 a été usinée pour former l'arête vive 15 à l'aide d'un outil à 5 tête plate 16 représenté en pointillés présentant un diamètre supérieur au diamètre de la paroi de fond 7 de sorte que l'outil vient en saillie latéralement de la paroi de fond 7 dans l'orifice d'entrée 3 lors de l'usinage. Ceci permet d'assurer que la portion de paroi de fond usinée intercepte bien la première portion 8 de paroi du conduit 2 pour la 10 formation de l'arête vive 15. Pour la fabrication de la culasse 1, lors du moulage de cette dernière, on peut prévoir une surépaisseur sur la paroi de fond 7. La surépaisseur peut être de l'ordre de 0,5 à 3 mm, et notamment de 1 à 2 mm. La prévision d'une surépaisseur permet d'assurer que, même en 15 cas de retrait de matière lors du refroidissement du brut de fonderie destiné à former la culasse, ou en cas de déplacement d'un noyau d'un conduit lors d'une coulée de fonderie, l'épaisseur de matière sera suffisante pour assurer que lors du déplacement de l'outil d'usinage réalisé de façon automatique, la paroi de fond 7 sera effectivement 20 usinée de façon à former l'arête vive 15. Par ailleurs, on a prévu un usinage de la paroi de fond 7 avec un outil à tête plate permettant la formation d'une paroi de fond plane. Bien entendu, on pourra prévoir un outil à profil différent, par exemple un outil à profil conique, tronconique ou ogival. La paroi de 25 fond ne sera dans ce cas pas plane, mais on pourra néanmoins obtenir une arête vive. On notera que l'axe de soupape 11 d'une chapelle formée dans une culasse n'est pas nécessairement perpendiculaire à une surface inférieure de la culasse destinée à être accolée sur le dessus d'un 30 carter où sont formées des chambres de combustion d'un moteur interne. On pourra bien entendu prévoir des axes de soupape inclinés. Les usinages des parois de fond pourront encore être effectués selon l'axe de soupape. Grâce à l'invention, on obtient un système d'admission de gaz présentant une arête vive formée entre un conduit d'admission et une 5 paroi de fond d'une chapelle, ladite arête vive permettant une réorientation des flux de gaz admis améliorant le mouvement tourbillonnaire des gaz qui seront injectés dans une chambre de combustion située en sortie de la chapelle. L'arête vive peut facilement être obtenue par usinage, l'usinage étant effectué selon un 10 axe d'usinage d'un guide de soupape, ce qui permet d'effecteur des séquences d'usinage s'enchaînant simplement sans modification d'une position de la pièce. REVENDICATIONS 1. Système d'admission de gaz pour moteur à combustion interne comprenant un conduit d'admission (2) débouchant par un orifice d'entrée (3) dans une chapelle (4), la chapelle (4) comprenant 5 un orifice de sortie (6) de gaz prévu pour le passage des gaz vers une chambre de combustion, et un alésage de soupape (12) formé dans une paroi de fond (7) de la chapelle, la paroi de fond (7) étant située sensiblement en regard de l'orifice de sortie (6), l'alésage de soupape étant prévu pour la réception d'une soupape de commande 10 d'ouverture/fermeture de l'orifice de sortie (6), caractérisé par le fait que la paroi de fond (7) est usinée pour former une arête vive (15) à une intersection entre la paroi de fond (7) et une paroi (8) du conduit d'admission (2) délimitant l'orifice d'entrée (8). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait 15 que la paroi de fond (7) s'étend selon un plan perpendiculaire à un axe (11) de l'alésage soupape (12). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la paroi de fond (7) est usinée à l'aide d'un outil (16) présenté selon l'axe de soupape (11). 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'arête vive (15) s'étend sensiblement en arc de cercle, dans un secteur angulaire compris entre et 270 , notamment entre 120 et 180 . 5. Système selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un conduit d'admission (2) du type tangentiel ou hélicoïdal débouchant dans 1' orifice d'entrée. 6. Procédé de fabrication d'une culasse (1) de système d'admission de gaz comprenant un conduit d'admission (2) débouchant 30 par un orifice d'entrée (3) dans une chapelle (4), la chapelle (4) comprenant un orifice de sortie (6) des gaz, et un alésage de soupape I (12) formé dans une paroi de fond (7) de la chapelle, la paroi de fond (7) étant située sensiblement en regard de l'orifice de sortie (6), l'alésage de soupape (12) étant prévu pour la réception d'une soupape de commande d'ouverture/fermeture de l'orifice de sortie (6), 5 caractérisé par le fait qu'on usine la paroi de fond (7) de la chapelle de façon à former une arête vive à une intersection entre la paroi de fond (7) et une paroi (8) du conduit d'admission (2) délimitant l'orifice d'entrée (3) . 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait 10 que l'on usine la paroi de fond à l'aide d'un outil (16) introduit dans la chapelle (4) selon un axe (11) de l'alésage de soupape (12) 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'on usine la paroi de fond à l'aide d'un outil à tête plate (16). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel on forme une culasse présentant, préalablement à l'usinage, une surépaisseur au niveau de la paroi de fond, la surépaisseur étant notamment comprise entre 0,5 et 3 mm dans la zone à usiner. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que l'on usine la paroi à l'aide d'un outil introduit dans la chapelle (4) par l'orifice de sortie (6) de la chapelle (4).