Brevet FR2881792A1 — publié le 20060811

PROCEDE D'ADAPTATION DU NIVEAU DE SWIRL D'UN MOTEUR EN FONCTION DE SES PLAGES DE FONCTIONNEMENT ET MOTEUR CORRESPONDANT La présente invention concerne la combustion et l'aérodynamisme dans les chambres de combustion des moteurs à combustion interne, notamment des moteurs Diesel à trois conduits d'admission par cylindre. Plus précisément, elle concerne un procédé d'adaptation du niveau de swirl d'un moteur en fonction de ses plages de fonctionnement, et un moteur l0 mettant en oeuvre un tel procédé. Un des paramètres de la combustion dans les moteurs Diesel est la qualité du mélange air carburant. Pour favoriser ce mélange, l'air est généralement mis en rotation suivant un mouvement tourbillonnaire horizontal dit de swirl , d'axe voisin de celui du cylindre. L'adaptation du niveau de swirl en fonction du régime moteur ( swirl faible à fort régime et swirl fort à bas régime) permet d'optimiser les conditions de mélange entre l'air et le carburant. Par ailleurs, elle permet de conserver la perméabilité de la culasse du moteur, c'est-à-dire sa capacité à faire pénétrer de l'air dans le moteur, à haut régime. L'adaptation du niveau de swirl en fonction du régime se fait habituellement avec des systèmes d'admission à deux conduits d'admission par cylindre, ce qui ne permet pas un niveau suffisant de perméabilité de la culasse en fonction du niveau de swirl. On connaît aussi de nombreux exemples de moteurs à trois conduits d'admission par cylindre. La publication DE 4 008 610 décrit notamment un moteur, dans lequel deux conduits d'admission:sur trois peuvent être obturés à bas régime pour n'utiliser qu'un seul conduit d'admission. Toutefois, ce conduit débouche radialement dans la chambre de combustion, de manière à générer non pas un mouvement tourbillonnaire horizontal, comme les conduits tangentiels, mais un mouvement tourbillonnaire vertical. La présente invention vise à obtenir une adaptation particulièrement fine du niveau de swirl en fonction du régime moteur. Dans ce but, elle propose d'établir au moins trois niveaux de swirl [O nominal en fonction du régime moteur selon l'état de deux des trois conduits d'admission. De préférence, on obtient un niveau de swirl élevé en fermant deux des trois conduits d'admission, un niveau de swirl intermédiaire en fermant un seul conduit d'admission, et un niveau de swirl peu élevé, en laissant ouverts les trois conduits d'admission. Le moteur correspondant comporte pour chaque cylindre, un conduit d'admission principal, débouchant tangentiellement dans la chambre de combustion, et deux conduits d'admission secondaires dont l'obturation est pilotée en fonction du régime moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement, à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à 3, illustrent trois situations de fonctionnement du système d'admission. Sur la figure 1, on a indiqué l'emplacement relatif de la face d'admission culasse 1 d'un moteur, d'un cylindre 2, et de trois conduits d'admission 3, 4, 6 reliant la face d'admission culasse 1 au cylindre 2. Parmi ces trois conduits, on peut distinguer un conduit principal d'admission 3, d'orientation tangentielle au cylindre, et deux conduits secondaires 4, 6 débouchant dans le cylindre selon une direction sensiblement radiale. Aux trois conduits 3, 4, 6 correspondent trois soupapes d'admission 7, 8, 9, dont une soupape d'admission principale 7, et deux soupapes d'admission secondaires 8, 9. Le cylindre 2 présente par ailleurs deux soupapes d'échappement 10, 11. Enfin, les figures montrent l'emplacement d'un injecteur 12, d'une bougie de préchauffage 13, et d'un système d'obturation des conduits d'admission secondaires, tel qu'un boisseau rotatif 14. De façon normale, l'air introduit par le conduit principal 3, qui est tangentiel, génère un mouvement tourbillonnaire horizontal ou swirl, tandis que l'air introduit par les conduits secondaires 4, 6, d'orientation différente s'oppose à ce mouvement tourbillonnaire, limitant ainsi le niveau d'aérodynamisme du cylindre. Sur la figure 2, les trois conduits d'admission 3, 4, 6 sont ouverts, et débitent tous les trois de l'air dans le cylindre. Conformément à l'invention, cette situation est adoptée pour obtenir à l'intérieur du cylindre un niveau d'aérodynamisme, relativement faible. Sur la figure 2, le conduit d'admission secondaire 6 éloigné du conduit d'admission principal 3 est obturé (tandis que les deux autres conduits 3, 4 continuent à débiter de l'air dans le cylindre), de sorte qu'on obtient un niveau d'aérodynamisme supérieur à la figure 1, ou moyen . Enfin, la figure 3 correspond à une troisième configuration, où les deux conduits d'admission secondaires 4, 6 sont obturés, de sorte que l'air d'admission pénètre uniquement par le conduit principal 4, de sorte que le niveau d'aérodynamisme est encore supérieur à la figure 2, ou élevé . L'invention repose en effet sur l'obtention de trois niveaux de swirl nominal distincts en fonction des obturations des conduits d'admission, étant donné que le conduit principal 3, tou jours ouvert, génère du swirl et favorise un niveau d'aérodynamisme élevé, alors que les deux conduits secondaires, lorsqu'ils sont ouverts, limitent le niveau d'aérodynamisme. Ainsi, lorsque le conduit 4 est ouvert on a un niveau d'aérodynamisme moindre (niveau moyen), et lorsque les trois conduits sont ouverts, le niveau d'aérodynamisme est encore moindre (niveau faible). Comme indiqué plus haut, l'obturation sélective des conduits secondaires 4, 6, peut être assurée par un boisseau rotatif 14, ou par déplacement des soupapes d'admission correspondantes 8, 9. Le boisseau permet aussi d'obtenir dans des positions transitoires, des niveaux intermédiaires de swirl par obturation partielle des conduits, de même que des levées partielles des soupapes d'admission 8, 9. Conformément à l'invention il est possible, en liant l'obturation des conduits secondaires au régime moteur, d'optimiser les conditions de mélange air carburant sur la plage de fonctionnement du moteur, en bénéficiant d'au moins trois niveaux d'aérodynamisme ou de swirl nominal distincts. Ces niveaux se définissent notamment comme un niveau de swirl faible aux régimes élevés par ouverture des trois conduits d'admission, un niveau de swirl moyen dans une plage de régime intermédiaire par obturation d'un des deux conduits secondaire, et un niveau de swirl élevé à bas régime, en fermant les deux conduits secondaires. Ces dispositions sont par ailleurs compatibles avec l'obtention de niveaux intermédiaires de swirl entre les valeurs nominales correspondant à l'ouverture ou à la fermeture complète des conduits secondaires 4, 6. Le moteur permettant la mise en oeuvre de ce procédé comporte donc un conduit d'admission principal 3 débouchant tangentiellement dans la chambre de combustion, et deux conduits d'admission secondaires 4, 6, dont l'obturation est pilotée en fonction du régime moteur. Enfin, l'ouverture et la fermeture des deux conduits d'admission secondaires 4, 6 sont déclenchées dans des plages de régimes différentes. Ce procédé permet ainsi, pour un niveau de swirl équivalent, d'augmenter la perméabilité du système d'admission du moteur. -6 REVENDICATIONS 1. Procédé d'adaptation du niveau de swirl d'un moteur à trois conduits d'admission (3, 4, 6) par cylindre (2) en fonction de ses plages de fonctionnement, caractérisé en ce qu'on établit au moins trois niveaux de swirl nominal en fonction du régime moteur selon l'état de deux des trois conduits d'admission. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on obtient un niveau de swirl élevé en fermant deux des trois conduits d'admission, un niveau de swirl intermédiaire en fermant un seul conduit d'admission, et un niveau de swirl faible en laissant ouverts les trois conduits d'admission. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux conduits d'admission (4, 6) sont fermés à bas régime, un seul conduit d'admission (6) est fermé aux régimes intermédiaires, et les trois conduits d'admission (3, 4, 6) sont ouverts à haut régime. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture des conduits (4, 6) est assurée par un boisseau rotatif (14). 5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture des conduits (4, 6) est assurée par les soupapes correspondantes (8, 9). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on obtient des niveaux intermédiaires de swirl par obturation partielle des conduits d'admission (4, 6). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturation partielle des conduits d'admission (4, 6) est obtenue dans des positions intermédiaires du boisseau 14. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturation 5 partielle des conduits d'admission (4, 6) est obtenue par la levée partielle des soupapes d'admission (7, 9). 9. Moteur à combustion pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit d'admission principal (3) débouchant tangentiellement dans la chambre de combustion, et deux conduits d'admission secondaires (4, 6), dont l'obturation est pilotée en fonction du régime moteur. 10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture des deux conduits (4, 6) sont déclenchées clans des plages de régimes différentes.