Brevet FR2894287A1 — publié le 20070608

Dispositif de variation de l'aérodynamique à obturateur déplacable pour moteur à combustion interne La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne de type Diesel et propose en particulier un dispositif de variation de 5 l'aérodynamique à obturateur déplaçable pour dévier le flux d'air à destination d'une chambre de combustion. Il est connu dans l'art antérieur relatif aux moteurs à combustion interne du type à injection directe de prévoir des conduits d'admission droits pour éviter de produire des remous ou tourbillons, appelés également "swirl", io dans la chambre de combustion. De façon alternative, il existe aussi des conduits d'admission prévus pour générer des tourbillons. Dans ce cas, la configuration du passage délimité par le conduit d'admission génère un degré significatif de remous produits lors de l'écoulement de charge entrant dans le cylindre après la soupape d'admission. 15 Un problème général dans le domaine consiste à contrôler le niveau de remous ou tourbillons dans un moteur Diesel en vue d'améliorer la préparation du mélange et sa post-oxydation. Pour cela, il est nécessaire de pouvoir faire varier les conditions d'injection entre différents niveaux d'aérodynamique engendrés par une configuration des conduits d'admission. 20 II a été envisagé d'aménager les conduits d'admission en prévoyant dans le conduit plusieurs chemins d'écoulement accessibles à l'aide de valves de façon à commander la quantité de remous produits dans la chambre de combustion. L'aérodynamique variable est donc principalement basée, dans l'art 25 antérieur, sur l'obturation des conduits. Ce type de système est certes très efficace et en général simple de mise en oeuvre sur une culasse à l'interface entre conduit d'admission et répartiteur. Cependant, l'augmentation de l'effet "swirl" est alors coûteuse en perméabilité (capacité d'un élément à laisser passer un fluide) en raison de la diminution du passage laissé au fluide. Il est également connu, par le brevet US 4 745 890, un conduit d'admission permettant de faire varier la direction du flux d'air d'admission, à l'aide d'une sortie d'air supplémentaire latérale contrôlée pour dévier le flux d'air d'admission et ainsi augmenter le niveau de "swirl". Il n'y a pas avec ce système de problème lié à la réduction de perméabilité puisqu'il n'y a pas d'obturation. Toutefois, un inconvénient de ce mode de variation de l'aérodynamique est que le système d'admission est alors quelque peu encombrant. La présente invention a pour but de pallier certains inconvénients de lo l'art antérieur en proposant un dispositif de variation de l'aérodynamique à obturateur déplaçable peu encombrant et intégré au niveau de l'entrée des conduits d'admission, permettant de dévier efficacement le flux d'air entrant dans une chambre de combustion d'un moteur. Ce but est atteint par un dispositif de variation de l'aérodynamique à 15 obturateur déplaçable pour moteur à combustion interne, comportant au moins un conduit d'admission comprenant une partie amont d'extrémité pour recevoir de l'air entrant en provenance d'un collecteur d'admission et une partie aval d'extrémité apte à communiquer avec une soupape d'admission, la partie aval du conduit d'admission comportant une première section 20 déterminée et la partie amont du conduit d'admission comportant à l'opposé de la partie aval une seconde section déterminée au moins égale à la première section définissant une section d'entrée du conduit d'admission, caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de la partie amont du conduit d'admission un obturateur mobile entre au moins deux positions pour établir 25 au moins un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans le conduit d'admission selon deux directions concourantes, l'obturateur comprenant une section d'entrée d'air sensiblement égale à ladite première section. Ainsi, grâce à l'invention il est très avantageusement possible de 30 dévier le flux d'air par rapport à une première position tout en conservant un niveau de perméabilité élevé. Selon une autre particularité, l'obturateur comporte une section d'entrée d'air qui définit une ouverture de passage ayant selon une direction transversale déterminée du conduit d'admission une dimension n'excédant pas 80% de la dimension correspondante de la section d'entrée du conduit d'admission selon la direction transversale déterminée. Ainsi, la section d'entrée du conduit d'admission est suffisamment grande pour recevoir un flux d'air avec deux orientations très différentes selon le positionnement de l'obturateur. Selon une autre particularité, l'obturateur comprend une ouverture io circulaire coaxiale avec la partie aval du conduit d'admission lorsque l'obturateur occupe une première position nominale, l'obturateur étant relié à un moyen d'entraînement en translation prévu pour déplacer l'obturateur dans une seconde position décalée dans laquelle ladite ouverture circulaire débouche sur une paroi de la partie amont permettant de dévier le flux d'air 15 entrant dans le conduit d'admission. Ainsi, l'une des orientations prises par le flux d'air va générer un niveau de "swirl" plus élevé grâce à cette déviation du flux d'air. Les conditions d'aérodynamique vont en effet varier et l'écoulement de charge va produire plus de remous. 20 Selon une autre particularité, l'obturateur est mobile en translation selon ladite direction transversale déterminée qui est sensiblement perpendiculaire à un axe de symétrie de la partie aval, pour dévier le flux d'air entrant selon une direction à composante horizontale. Selon une autre particularité, le conduit d'admission comporte un axe 25 longitudinal et l'obturateur est mobile entre une première position telle que l'axe de la section d'entrée de l'air se trouve comprise dans un plan incluant l'axe longitudinal du conduit d'admission et une seconde position dans laquelle l'axe de la section d'entrée de l'air est décalé par rapport à ce plan. Selon une autre particularité, le conduit d'admission comprend un 30 élargissement de section de la partie amont prévu uniquement d'un côté dudit plan, la paroi de la partie amont restant sensiblement droite de l'autre côté de ce plan. Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend au moins deux conduits d'admission dotés d'un même obturateur incluant deux ouvertures de passage associées chacune à un des conduits d'admission et séparées par une portion intermédiaire d'obturation, l'obturateur étant mobile entre une première position dans laquelle la portion intermédiaire obture partiellement uniquement un premier des conduits d'admission et une seconde positon dans laquelle ladite portion intermédiaire obture partiellement uniquement un second des conduits d'admission adjacent au premier conduit. io Selon une autre particularité, l'obturateur est disposé transversalement dans un plan et comporte pour chaque conduit d'admission deux portions d'obturation adjacentes à l'ouverture de passage. Selon une autre particularité, au moins un conduit d'admission est constitué d'une partie aval de section sensiblement constante prolongée par 15 une partie amont de section croissante entre la partie aval et l'extrémité d'arrivée d'air du conduit d'admission. Selon une autre particularité, l'obturateur comporte deux ouvertures circulaires identiques pour faire entrer de l'air respectivement dans deux conduits d'admission dont l'un est du type à section constante et l'autre est 20 du type à section rétrécie à l'approche de la soupape d'admission. Un objet supplémentaire de la présente invention est de proposer une utilisation d'un obturateur pour permettre de résoudre les inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne une utilisation d'un obturateur du type 25 mobile entre deux positions pour établir alternativement un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans un conduit d'admission d'un moteur à combustion interne, l'obturateur comprenant une section déterminée d'entrée d'air, caractérisée en ce que l'obturateur sert à faire varier l'aérodynamique du flux d'air entrant en étant associé à un conduit 30 d'admission ayant une section d'entrée supérieure à la section d'entrée d'air de l'obturateur et une section de sortie d'air sensiblement égale à la section d'entrée d'air de l'obturateur. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un dispositif de s variation de l'aérodynamique selon un mode de réalisation de l'invention (obturateur en position de déviation du flux d'air) ; - la figure 2 une vue de côté d'un conduit d'admission prévu dans le dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement une vue de face de 10 l'obturateur utilisé dans un dispositif selon l'invention ; - les figures 4A et 4B illustrent respectivement la position d'un obturateur sur des conduits d'admission respectifs suivant l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique analogue à celle de la figure 1 avec une position nominale d'obturation sans déviation du flux d'air ; 15 - la figure 6 est une vue schématique analogue à celle de la figure 1 avec un seul conduit élargi du côté de l'entrée d'admission. L'invention concerne un dispositif de variation de l'aérodynamique pour moteur (M) à combustion interne. Ce dispositif est muni d'au moins un obturateur (4) déplaçable et comporte au moins un conduit d'admission (3) 20 qui comprend une partie amont (31) d'entrée d'air et une partie aval (32) communiquant avec une soupape d'admission (1), comme illustré à la figure 1. La section d'extrémité (7) en amont est au moins égale à la section (6) en aval. Il est prévu au niveau de la partie amont (31) du conduit d'admission (3) un obturateur (4) mobile entre au moins deux positions pour établir au moins 25 un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans le conduit d'admission (3). Les différents passages possibles formés de part et d'autre de l'ouverture de l'obturateur (4) sont alors orientés différemment, selon des directions concourantes. L'obturateur (4) comprend une section (40) d'entrée d'air sensiblement égale à la section (6). La partie amont a une section 30 avantageusement décroissante jusqu'à la partie aval. Le fait de prévoir une ouverture pour l'obturateur qui n'est pas inférieure à la section de la partie aval (32) permet de conserver un niveau de perméabilité important au niveau du conduit d'admission (3, 3'). Il n'y a en effet pas de réduction de la section débitante des conduits. Le conduit (3, 3') se compose par exemple simplement de la partie amont (31) d'extrémité pour recevoir de l'air entrant en provenance d'un collecteur d'admission (2) et de la partie aval (32) d'extrémité, formée dans le prolongement de cette partie amont (31) pour communiquer avec la soupape d'admission (1). Comme indiqué dans les figures 4A et 4B, le dispositif peut être agencé de façon différente en fonction de la géométrie de la chambre de combustion (5, 5'). La figure 2 illustre la position du conduit d'admission (3), io entre la soupape d'admission (1) et le collecteur d'admission (2) du moteur (M). L'air d'admission (11) peut être de l'air frais ou de l'air complété avec des gaz brûlés issus d'une recirculation EGR (Exhaust Gas Recirculation). Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de déplacer la section (40) d'entrée d'air de l'obturateur (4). Dans l'exemple des figures 1, 5 15 et 6, l'obturateur (4) est relié à un moyen d'entraînement en translation prévu pour déplacer l'obturateur (4) d'une première position nominale vers une seconde position décalée dans laquelle l'ouverture de passage débouche sur une paroi de la partie amont (31) qui permet de dévier le flux d'air entrant dans le conduit d'admission (3, 3'). Naturellement, l'obturateur (4) peut être 20 déplacé par tout autre moyen d'entraînement, de façon à occuper les deux positions d'obturation susmentionnées. Comme illustré à la figure 5, l'obturateur (4) peut comprendre une ouverture circulaire coaxiale avec la partie aval (32) du conduit d'admission (3, 3') lorsque l'obturateur (4) occupe la première position nominale. Dans ce 25 cas, le flux d'air entrant est dirigé selon une trajectoire nominale vers une première zone (8) d'arrosage dans la chambre de combustion du moteur (M). Il est obtenu avec cette première position un premier niveau d'aérodynamique généré à l'aide des conduits d'admission (3, 3'). En référence aux figures 2 et 3, le conduit d'admission (3, 3') comporte un axe 30 longitudinal (30) et l'obturateur (4) est mobile entre une première position telle que l'axe (A) de la section (40) d'entrée de l'air se trouve comprise dans un plan (P1) incluant l'axe longitudinal (30) du conduit d'admission (3) et une seconde position dans laquelle l'axe (A) de la section (40) d'entrée de l'air est décalé par rapport à ce plan (P1). Ce plan (P1) est par exemple vertical. Dans la position décalée ou seconde position, comme illustré aux figures 1 et 3, l'axe (A) est par exemple compris dans un autre plan (P2) parallèle (par exemple aussi vertical) qui est également un plan médian longitudinal au moins pour la partie aval (32) du conduit d'admission (3). Dans la seconde position, le flux d'air entrant est alors dirigé selon une trajectoire déviée vers une seconde zone (8') d'arrosage dans la chambre de combustion du moteur (M), comme illustré dans les figures 1 et to 6. Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie aval (32) du conduit d'admission (3, 3') comporte une première section déterminée (6) et la partie amont (31) du conduit d'admission (3, 3') comportant à l'opposé de la partie aval (32) une seconde section déterminée (7) au moins égale à la 15 première section (6). Comme illustré aux figures 1, 5 et 6, cette seconde section (7) définit la section d'entrée du conduit d'admission (3, 3'). L'obturateur (4) empêche l'air d'admission (11) de former un flux entrant réparti sur la totalité de cette section d'entrée (7). En effet l'ouverture de passage de l'obturateur (4) est strictement inférieure à cette section d'entrée, 20 comme illustré à la figure 3. La section (40) d'entrée d'air qui définit l'ouverture de passage a par exemple selon une direction transversale déterminée une dimension (dl) n'excédant pas 80% de la dimension correspondante (d2) de la section d'entrée (7) du conduit d'admission (3, 3') selon cette direction transversale. Cette direction transversale déterminée 25 peut être horizontale, les dimensions caractéristiques (d1, d2) susmentionnées correspondant à une largeur de passage. Le ratio entre ces largeurs de passage peut être compris entre 40 et 60%, comme illustré à la figure 3. Plus généralement, l'obturateur (4) peut se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de symétrie de la partie aval 30 (32). L'obturateur (4) peut consister en un élément mobile en translation selon une direction horizontale, pour permettre de dévier le flux d'air entrant selon une direction à composante horizontale. L'obturateur (4) peut consister en un bloc ou en un assemblage d'éléments disposant d'une ouverture de passage. Un unique obturateur (4) peut être prévu pour plusieurs conduits d'admission (3) ou alternativement chacun des conduits (3) peut être équipé d'un obturateur (4) déplaçable entre deux positions. Le déplacement de l'obturateur (4) peut naturellement être obtenu par une rotation ou tout autre type de déplacement. L'obturateur (4) est une pièce de robinetterie qui peut être aplatie, selon un plan transversal par rapport au conduit d'admission (3). Dans le mode de réalisation des figures, l'obturateur (4) est disposé Io transversalement dans un plan, par exemple vertical. Deux portions d'obturation adjacentes à l'ouverture de passage sont prévues dans l'obturateur (4), pour permettre une obturation d'un conduit d'admission (3) pour chacune des deux positions prises par l'obturateur (4). Le dispositif selon l'invention peut permettre de faire varier simultanément 15 l'aérodynamique de deux conduits d'admission (3) au moins équipés d'un même obturateur (4) qui inclut deux ouvertures de passage associées chacune à un des conduits d'admission (3). Ces deux ouvertures sont séparées par une portion intermédiaire d'obturation (41). L'obturateur (4) est mobile entre une première position (figure 5) dans laquelle la portion 20 intermédiaire (41) obture partiellement uniquement un premier des conduits d'admission (3) et une seconde positon (figure 1) dans laquelle ladite portion intermédiaire (41) obture partiellement uniquement un second des conduits d'admission (3) adjacent au premier conduit On comprend selon l'invention qu'un obturateur (4) du type mobile 25 entre deux positions peut être avantageusement utilisé pour établir alternativement un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans un conduit d'admission (3, 3') d'un moteur (M) à combustion interne. L'obturateur (4) sert alors à faire varier l'aérodynamique du flux d'air entrant, qui pénètre dans la section (40) d'entrée d'air de l'obturateur (4), lorsqu'il est 30 associé à un conduit d'admission (3, 3') ayant une section d'entrée supérieure à la section d'entrée d'air de l'obturateur (4) et une section de sortie d'air sensiblement égale à la section d'entrée d'air de l'obturateur (4). L'obturateur (4) peut être doté de plusieurs ouvertures de passage pour équiper plusieurs conduits d'admission adjacents ou disposés parallèlement à proximité les uns des autres. Ainsi, il est permis de faire varier de façon contrôlée l'aérodynamique par simple mise en oeuvre de l'obturateur (4) sur des conduits d'admission (3) spécifiques d'une culasse (C). En référence aux figures 1, 5 et 6, le conduit d'admission (3, 3') peut comporter un élargissement de section de la partie amont (31). Cet élargissement est par exemple prévu uniquement d'un côté du plan (P1) aligné avec l'axe longitudinal (30). Dans ce cas, la paroi de la partie amont Io (31) reste sensiblement droite de l'autre côté de ce plan (P1). Dans l'exemple de la figure 6, l'obturateur (4) comporte deux ouvertures circulaires de préférence identiques pour faire entrer de l'air respectivement dans deux conduits d'admission (3, 3') dont l'un est du type à section constante et l'autre est du type à section rétrécie à l'approche de la 15 soupape d'admission (1). Le conduit se rétrécissant est plus particulièrement dédié à la variation du niveau de remous, grâce à la paroi (310 de déviation). Ce type de conduit est utilisé dans les modes de réalisation des figures 1 et 5. Dans l'exemple de la figure 5, des remous ou tourbillons sont générés 20 dans une première zone obturée (33) lorsque l'obturateur (4) occupe la première position. Cette première zone obturée (33) correspond à une zone de la partie amont (31) du conduit d'admission (3) située derrière une portion d'obturation adjacente à l'ouverture de passage de l'obturateur (4). Comme cette première zone (33) obturée n'est pas dans l'alignement de la partie aval 25 (32) du conduit d'admission (3), la trajectoire du flux d'air reste sensiblement droite et la première zone d'arrosage (8) obtenue via le passage de la soupape (1) est relativement centrée. En revanche, comme illustré aux figures 1 et 6, lorsque l'obturateur (4) est déplacé de façon à créer une seconde zone (34) obturée qui est dans l'alignement de la partie aval (32) du 30 conduit d'admission (3), il en résulte une trajectoire déviée du flux d'air pour permettre l'arrosage de la seconde zone (8'). Cet effet a pour conséquence de modifier la polaire de vitesse (c'est-à-dire) dans la zone d'éjection de l'air io du conduit d'admission (3) et donc de modifier le niveau d'aérodynamique généré par ce conduit (3). La forme évolutive des conduits d'admission (3, 3') dans leur partie amont (31) permet de ménager des zones obturées (33, 34) diamétralement opposées selon les positions prises par l'obturateur (4), tout en ayant une section restante non obturée de dimensions similaires aux dimensions de la section de sortie du conduit d'admission (3, 3'). Cette évolution de section dans la partie amont (31) permet lors de l'obturation de conserver une section constante (40) pour l'entrée d'air, qui est la même que la section io principale (6) du conduit dans sa partie aval (32). Un des avantages de l'invention est de permettre de conserver un niveau de perméabilité important quand l'obturateur est commandé pour augmenter le niveau de remous ("swirl"), contrairement aux systèmes existants qui réduisent la section d'entrée lors de l'obturation. Les pertes de 15 charge sont ainsi limitées à celles induites par le système d'admission et non au cumul entre le système et la réduction de la section d'entrée. Il doit être évident pour les personnes du métier que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention 20 comme revendiqué. REVENDICATIONS 1. Dispositif de variation de l'aérodynamique à obturateur (4) déplaçable pour moteur (M) à combustion interne, comportant au moins un conduit d'admission (3, 3') comprenant une partie amont (31) d'extrémité pour recevoir de l'air entrant en provenance d'un collecteur d'admission (2) et une partie aval (32) d'extrémité apte à communiquer avec une soupape d'admission (1), la partie aval (32) du conduit d'admission (3, 3') comportant une première section déterminée (6) et la partie amont (31) du conduit d'admission (3, 3') comportant à l'opposé de la partie aval (32) une seconde to section déterminée (7) au moins égale à la première section (6) définissant une section d'entrée du conduit d'admission (3, 3'), caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de la partie amont (31) du conduit d'admission (3, 3') un obturateur (4) mobile entre au moins deux positions pour établir au moins un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans le conduit 15 d'admission (3, 3') selon deux directions concourantes, l'obturateur (4) comprenant une section (40) d'entrée d'air sensiblement égale à ladite première section (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'obturateur (4) comporte une section (40) d'entrée d'air qui définit une ouverture de passage 20 ayant selon une direction transversale déterminée du conduit d'admission (3, 3') une dimension (dl) n'excédant pas 80% de la dimension correspondante (d2) de la section d'entrée (7) du conduit d'admission (3, 3') selon la direction transversale déterminée. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'obturateur (4) 25 comprend une ouverture circulaire coaxiale avec la partie aval (32) du conduit d'admission (3, 3') lorsque l'obturateur (4) occupe une première position nominale, l'obturateur (4) étant relié à un moyen d'entraînement en translation prévu pour déplacer l'obturateur (4) dans une seconde position décalée dans laquelle ladite ouverture circulaire débouche sur une paroi dela partie amont (31) permettant de dévier le flux d'air entrant dans le conduit d'admission (3, 3'). 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'obturateur (4) est mobile en translation selon ladite direction transversale déterminée qui est sensiblement perpendiculaire à un axe de symétrie de la partie aval (32), pour dévier le flux d'air entrant selon une direction à composante horizontale. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le conduit d'admission (3, 3') comporte un axe longitudinal (30) et l'obturateur (4) est mobile entre une première position telle que l'axe (A) de la section (40) d'entrée de l'air se trouve comprise dans un plan (P1) incluant l'axe longitudinal (30) du conduit d'admission (3, 3') et une seconde position dans laquelle l'axe de la section (40) d'entrée de l'air est décalé par rapport à ce plan (P1). 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le conduit d'admission (3, 3') comprend un élargissement de section de la partie amont (31) prévu uniquement d'un côté dudit plan (P1), la paroi de la partie amont (31) restant sensiblement droite de l'autre côté de ce plan (P1). 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, comportant au moins deux conduits d'admission (3, 3') dotés d'un même obturateur (4) incluant deux ouvertures de passage associées chacune à un des conduits d'admission (3, 3') et séparées par une portion intermédiaire d'obturation (41), l'obturateur étant mobile entre une première position dans laquelle la portion intermédiaire (41) obture partiellement uniquement un premier des conduits d'admission (3, 3') et une seconde positon dans laquelle ladite portion intermédiaire (41) obture partiellement uniquement un second des conduits d'admission (3, 3') adjacent au premier conduit. 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, dans lequel l'obturateur (4) est disposé transversalement dans un plan et comporte pour chaque conduit d'admission (3, 3') deux portions d'obturation adjacentes à l'ouverture de passage. 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un conduit d'admission (3, 3') est constitué d'une partie aval (32) de section sensiblement constante prolongée par une partie amont (31) de section croissante entre la partie aval (32) et l'extrémité d'arrivée d'air du conduit d'admission (3, 3'). 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, dans lequel l'obturateur (4) comporte deux ouvertures circulaires identiques pour faire entrer de l'air respectivement dans deux conduits d'admission (3, 3') dont l'un est du type à section constante et l'autre est du type à section rétrécie à l'approche de la soupape d'admission (1). 11. Utilisation d'un obturateur du type mobile entre deux positions pour établir alternativement un premier passage et un second passage d'entrée de l'air dans un conduit d'admission (3, 3') d'un moteur (M) à combustion interne, l'obturateur (4) comprenant une section (40) déterminée d'entrée d'air, caractérisée en ce que l'obturateur (4) sert à faire varier l'aérodynamique du flux d'air entrant en étant associé à un conduit d'admission (3, 3') ayant une section d'entrée supérieure à la section d'entrée d'air de l'obturateur (4) et une section de sortie d'air sensiblement égale à la section d'entrée d'air de l'obturateur (4).20