Brevet FR2879248A1 — publié le 20060616

Dispositif d'obturation des conduits d'admission d'un moteur à combustion interne La présente invention se rapporte à un dispositif d'obturation des conduits d'admission des gaz dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Ces conduits sont, notamment, caractérisés par deux paramètres principaux: la perméabilité, qui caractérise la facilité avec laquelle lesdits conduits o laissent passer lesdits gaz à l'admission, et la turbulence, qui caractérise la rotation de la masse gazeuse dans le cylindre autour de l'axe dudit cylindre. Pour des moteurs diesel à injection directe, notamment, une turbulence élevée est, en particulier, nécessaire afin d'assurer un mélange correct entre carburant et comburant au moment de la phase d'injection: elle est, d'une manière classique, obtenue par des architectures spécifiques des conduits d'admission. La perméabilité et la turbulence varient à l'inverse l'une de l'autre: en effet, aux faibles charges du moteur, le besoin en perméabilité est peu élevé, alors que le besoin en turbulence est fort; en revanche, lorsque la charge du moteur est élevée, te mélange du carburant et du comburant se fait plus facilement, ne nécessitant que de faibles niveaux de turbulence, alors que le besoin en perméabilité est, dans ce cas, plus fort. La difficulté, pour atteindre une combustion correcte dans tous les régimes du moteur, est alors de réaliser un ou plusieurs compromis satisfaisants entre ces 25 deux paramètres. Les solutions mises en place pour résoudre cette problématique sont principalement de deux types: définition d'un compromis unique pour tous les points de fonctionnement du moteur, ou mise en place, à l'intérieur du conduit d'admission, d'un volet mobile conduisant à dégrader la perméabilité, et, par là, permettant d'augmenter la turbulence. La première de ces solutions est la plus simple à réaliser, mais ne permet, par définition, aucun ajustement en fonction des régimes du moteur. Par ailleurs, dans certains cas, il peut s'avérer impossible de définir un compromis unique. Une solution couramment adoptée est alors la mise en place, dans le conduit d'admission, d'un volet mobile destiné à modifier l'écoulement de la masse gazeuse. Le document US4760821 présente ainsi un dispositif dans lequel, de manière connue dans l'état de la technique, deux conduits d'admission de gaz sont o associés à un cylindre d'une chambre de combustion. Le premier de ces conduits, ou conduit "de turbulence", présente une architecture spécifique permettant la mise en rotation de la masse gazeuse à son entrée dans ledit cylindre: en particulier, ledit premier conduit forme, au voisinage de son débouché dans ladite chambre de combustion, sensiblement une spirale. Le is second de ces conduits, ou conduit "de remplissage", présente une géométrie plus simple, et comporte un volet mobile en rotation autour d'un axe solidaire dudit conduit. Ce volet peut prendre différentes positions entre une première position extrême où il n'obture pas ledit conduit "de remplissage" et est dans un plan sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement du flux gazeux, et une seconde position extrême de travail dans laquelle ledit volet obture sensiblement la totalité dudit conduit "de remplissage". Lorsque te moteur à combustion interne fonctionne avec une charge élevée, le besoin en perméabilité est important, le volet est alors en position de repos, dans laquelle il ne perturbe que de façon minimale l'écoulement de la masse gazeuse au travers du conduit d'admission "de remplissage". Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne avec une faible charge, et ainsi qu'il a été précédemment évoqué, le besoin en perméabilité est faible devant le besoin en turbulence: le volet prend alors une position intermédiaire dans laquelle il obture, de manière plus ou moins importante en fonction du besoin, ledit conduit d'admission "de remplissage", perturbant ainsi l'écoulement de ladite masse gazeuse au sein dudit conduit. Un tel dispositif induit toutefois, y compris lorsque le volet est dans sa première position extrême dans laquelle l'obturation dudit conduit "de remplissage" est minimale, des perturbations dans la direction de l'écoulement, ainsi que des pertes de charge le long dudit conduit, et dégrade ainsi la qualité dudit écoulement. Il peut, en outre, s'avérer relativement difficile de contrôler avec précision le positionnement du volet au sein dudit conduit, et ledit volet peut également s'encrasser au cours du temps, induisant une dégradation des performances du système. La présente invention a pour but de proposer un système permettant l'obturation d'un conduit d'admission de gaz à une chambre de combustion de o manière à générer un niveau de turbulence variable et facilement contrôlable, et présentant un risque limité d'encrassement. L'invention atteint son but grâce à un dispositif d'obturation des conduits d'admission des gaz dans un cylindre d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, dans lequel au moins un premier et un deuxième conduits permettent auxdits gaz d'entrer dans ledit cylindre, chacun desdits au moins un premier et deuxième conduits débouchant, à l'une de ses extrémités, sur la culasse dudit moteur, et débouchant, à son extrémité opposée, dans ledit cylindre, dans lequel ledit au moins un premier conduit est approprié pour un remplissage maximal dudit cylindre et ledit au moins un deuxième conduit est approprié pour une mise en rotation, dans ledit cylindre, du flux de gaz te traversant, ledit dispositif d'admission comportant en outre un élément mobile entre une première position extrême dans laquelle il n'obture pas ledit au moins un premier conduit et une seconde position extrême dans laquelle il obture sensiblement totalement ledit au moins un premier conduit, ledit élément mobile pouvant prendre un ensemble de positions intermédiaires dans lesquelles il obture partiellement ledit au moins un premier conduit, caractérisé en ce que ledit élément mobile est fixé sur ladite culasse. Avantageusement, la surface dudit élément mobile est sensiblement parallèlement à la surface de ladite culasse au voisinage des ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits sur celle-ci, et sensiblement perpendiculairement à la direction desdits premier et deuxième conduits à leur extrémité débouchant sur ladite culasse. Avantageusement, une partie dudit élément mobile est évidée, et la surface de ladite partie évidée est sensiblement supérieure ou égale à la somme des surfaces des ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits dans ladite culasse et de la surface de l'élément de ladite culasse compris entre ces deux dites ouvertures. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit élément mobile est un disque sensiblement plan, mobile en rotation autour de son axe de révolution. Avantageusement, la surface de ladite partie évidée est sensiblement égale à la moitié de la surface dudit disque. ro D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 2 est une vue de côté, selon ta direction indiquée par la flèche A sur la figure 1, d'un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 3A est une vue, dans un plan sensiblement parallèle à la surface dudit élément mobile, de ta première position extrême dudit élément mobile, la figure 3B est une vue, dans un plan sensiblement parallèle à la surface dudit élément mobile, de la seconde position extrême dudit élément mobile, la figure 3C est une vue, dans un plan sensiblement parallèle à la surface dudit élément mobile, d'une position intermédiaire dudit 25 élément mobile. La figure 1 présente une vue schématique en perspective de deux conduits d'admission des gaz, respectivement 1 et 2, à un cylindre 3 d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, par exemple un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Chacun desdits conduits 1 et 2 débouche, à l'une de ses extrémités, dans ledit cylindre 3, et, à son extrémité opposée, sur ta culasse 4 dudit moteur à combustion interne, ainsi que te montre la figure 2. Les géométries spécifiques desdits conduits 1 et 2 ne sont pas détaillées sur les figures 1 et 2, mais, dans un mode de réalisation connu dans l'état de la technique, ledit premier conduit 1 est approprié pour permettre un remplissage maximal dudit cylindre 3 par lesdits gaz, et ledit deuxième conduit 2 est approprié pour permettre la mise en rotation, à l'entrée dans ledit cylindre 3, de ladite masse gazeuse. La rotation de ladite masse gazeuse est schématiquement représentée, sur la figure 1, par la flèche R. Dans le dispositif selon l'invention, un élément mobile 5 est placé sur la culasse 4 dudit moteur, sensiblement parallèlement à la surface de ladite culasse 4 au o voisinage des ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits 1 et 2 sur celle-ci, et sensiblement perpendiculairement à la direction desdits premier et deuxième conduits 1 et 2 à leur extrémité débouchant sur ladite culasse 4. Une partie 6 de cet élément mobile 5 est évidée, la surface de ladite partie évidée 6 étant sensiblement supérieure ou égale à la somme des surfaces des deux ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits 1 et 2 et de la surface de l'élément de ladite culasse 4 compris entre ces deux dites ouvertures. Cet élément mobile 5 permet ainsi, comme il va être maintenant décrit, une obturation sélective totale ou partielle dudit premier conduit 1, conduisant ainsi à une modification générale de l'écoulement des gaz à l'entrée dans ledit cylindre 3. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, non limitatif, présenté par les figures 1, 2, 3A, 3B, et 3C, ledit élément mobile 5 est un disque mobile en rotation autour de son axe de révolution, et la surface de ladite partie évidée 6 est sensiblement égale à la moitié de la surface dudit disque 5. Les figures 3A, 3B, et 3C présentent respectivement, pour le mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel ledit élément mobile 5 est un disque dont sensiblement une moitié a été évidée, les différentes positions extrêmes dudit élément mobile 5, ainsi qu'une position intermédiaire. Les flèches F sur les figures 3A, 3B, et 3C, indiquent les possibilités de rotation dudit élément mobile 5 autour de son axe de révolution. La figure 3A présente la première position extrême dudit élément mobile 5, dans laquelle les deux conduits 1 et 2 laissent totalement passer les gaz d'admission. Dans cette position, te débit de gaz dans ledit premier conduit 1 est maximal ainsi que la perméabilité, et, proportionnellement, le niveau de turbulence au sein dudit cylindre 3 est minimal: cette position correspond, ainsi qu'il a été décrit précédemment, à des régimes de fonctionnement du moteur avec une forte charge. La figure 3B présente la seconde position extrême dudit élément mobile 5, dans laquelle seul ledit deuxième conduit 2 laisse passer tes gaz d'admission, l'ouverture dudit premier conduit 1 étant totalement obturée par ta partie non évidée dudit élément mobile 5. Dans cette position, le débit de gaz au travers ro dudit deuxième conduit 2 est maximal, le débit dans ledit premier conduit 1 étant nul: te niveau de turbulence est ainsi maximal, alors que la perméabilité est minimale, et cette position correspond, ainsi qu'il a été précédemment décrit, à un fonctionnement à faible charge du moteur à combustion interne. La figure 3C présente enfin une position intermédiaire dudit élément mobile 5, dans laquelle ledit premier conduit 1 est partiellement obturé : le niveau de turbulence et la perméabilité sont, dans cette position, intermédiaires. Il est donc ainsi possible, grâce au dispositif selon l'invention, de contrôler et d'ajuster les nivaux respectifs de perméabilité et de turbulence à l'admission des gaz dans un cylindre d'un moteur à combustion interne: te paramètre d'ajustement peut, par exemple et de manière non limitative, être une vitesse de rotation ou une puissance instantanée dudit moteur, mesurée au moyen d'un capteur approprié et dont la valeur est transmise à un calculateur de gestion de la combustion dudit moteur pilotant le mouvement dudit élément mobile approprié 5. Ledit élément mobile approprié est, de plus, facilement accessible directement sur la culasse dudit moteur à combustion interne: son démontage, pour d'éventuelles opérations de maintenance, peut donc être réalisé sans nécessité de démontages lourds d'éléments du moteur, comme c'est le cas lorsque ledit élément mobile est placé à l'intérieur de l'un des conduits d'admission. De même, sa forme, ses dimensions, et sa position sur la culasse 4 dudit moteur réduisent les risques d'encrassement dudit élément mobile 5, ainsi que les risques de perturbation de l'écoulement gazeux pouvant en résulter. Ledit élément mobile 5 est en outre, dans te mode de réalisation préféré de l'invention, peu encombrant, et d'un coût de réalisation réduit. Revendications 1. Dispositif d'obturation des conduits d'admission des gaz dans un cylindre (3) d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, dans lequel au moins un premier et un deuxième conduits (1) et (2) permettent auxdits gaz d'entrer dans ledit cylindre (3), chacun desdits au moins un premier et deuxième conduits (1) et (2) débouchant, à l'une de ses extrémités, sur la culasse (4) dudit moteur, et débouchant, à son extrémité opposée, dans ledit cylindre (3), dans lequel ledit au moins un premier conduit (1) est approprié pour un remplissage maximal dudit cylindre (3) et ledit au moins un deuxième conduit (2) est approprié pour une mise en rotation, dans ledit cylindre (3), du flux de gaz le traversant, ledit dispositif d'admission comportant en outre un élément (5) mobile entre une première position extrême dans laquelle il n'obture pas ledit au moins un premier conduit (1) et une seconde position extrême dans laquelle il obture sensiblement totalement ledit au moins un premier conduit (1), ledit élément mobile (5) pouvant prendre un ensemble de positions intermédiaires dans lesquelles il obture partiellement ledit au moins un premier conduit (1), caractérisé en ce que ledit élément mobile (5) est fixé sur ladite culasse (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ta surface dudit élément mobile (5) est sensiblement parallèle à la surface de ladite culasse (4) au voisinage des ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits (1) et (2) sur celle-ci, et sensiblement perpendiculaire à la direction desdits premier et deuxième conduits (1) et (2) à leur extrémité débouchant sur ladite culasse (4). 3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce ledit élément mobile (5) comporte au moins une partie évidée (6). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de ladite partie évidée (6) est sensiblement supérieure ou égale à la somme des surfaces des ouvertures desdits au moins un premier et deuxième conduits (1) et (2) dans ladite culasse (4) et de ta surface de l'élément de ladite culasse (4) compris entre ces deux dites ouvertures. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 5 que ledit élément mobile (5) est un disque sensiblement plan, mobile en rotation autour de son axe de révolution. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface de ladite partie évidée (6) est sensiblement égale à la moitié de 10 la surface dudit élément mobile (5). 7. Véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion dont la culasse (4) est équipée d'au moins un dispositif d'admission des gaz dans au moins un des cylindres (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.