Brevet FR2889247A3 — publié le 20070202

FR 2889247 A3 20070202 FR 0507948 A 20050726 Dispositif, pour moteur à combustion interne, de génération d'aérodynamique variable à partir d'injection d'air dans les conduits d'admission de la culasse. La présente invention concerne les moteurs à combustion interne à essence et diesel et plus particulièrement un dispositif de génération d'aérodynamique variable de type à rotation perpendiculaire à l'axe des cylindres appelé Tumble ou de de type tourbillonnaire coaxiale à l'axe des cylindres appelé Swirl dans un moteur à combustion interne à partir d'un générateur d'aérodynamique dans les conduits d'admission de la culasse. Selon les points de fonctionnement du moteur (charges, régimes,...) il est nécessaire de faire varier la quantité d'énergie cinétique au voisinage de la bougie et donc l'intensité des mouvements d'aérodynamique, pour- optimiser l'initiation de la flamme et donc la combustion. Afin de gagner en robustesse durant le processus de fabrication et de pouvoir modifier le comportement aérodynamique d'une culasse existant, il est nécessaire de prévoir un dispositif induisant ce comportement aérodynamique. Beaucoup de moteurs présentent des culasses avec des conduits d'admission induisant un niveau ou Tumble ou swirl fixe résultant du choix d'un compromis intensité Tumble ou swirl !perméabilité entre les points de fonctionnement en pleines charges et ceux aux faibles charges. Il existe différentes technologies de systèmes de générateurs de mouvements tumble ou swirl variable permettant de mieux s'adapter au besoin en air du moteur. Une solution consiste à mettre en place un générateur d'aérodynamique permettant de modifier la distribution du débit à la soupape. Plusieurs brevets aujourd'hui revendiquent ce type de système. Dans certains documents la technique proposée consiste à former un rebord directement dans le conduit d'admission. C'est le cas des demandes de brevets JP 3 164 523, EP 1087115, EP 0 281 015, DE 1 292 939 qui proposent des dispositifs pour moteurs à combustion interne, comportant une culasse, un cylindre, au moins une soupape d'admission disposée dans un conduit d'amission, lequel comporte un rebord situé dans sa partie inférieure. Dans d'autres demandes de brevets la solution proposée consiste à utiliser une pièce supplémentaire à la place d'un rebord pour des dispositifs io à combustion interne du même type. C'est ce que décrivent les brevets US 4 302 935 et US 4 438 740 avec une pièce rapporté dans le conduit d'admission, notamment sa partie inférieure. Dans les brevets GB 2 389 391 et US 6 213 090 la pièce est disposées dans la partie supérieure du conduit d'admission entre respectivement la tige et la tête de la soupape dans un cas, en amont de la tige de la soupape dans l'autre cas. Dans le brevet US 4 359 997 la pièce consiste en un anneau comportant deux rebords inférieur et supérieur placé très en amont de la soupape dans le conduit d'admission, à la jonction entre la culasse et le conduit d'admission. Mais dans la plupart de ces brevets l'axe passant par la soupape forme un angle de 90 degré avec la surface d'admission. Cela oblige la mise en place de cames d'admission et d'échappement sur le même arbre, ce qui en cas de modifications dynamiques de la distribution admission modifie la distribution échappement par effet de bord. De plus ces techniques ne sont compatibles qu'avec des moteurs essence ou diesel, et pas les deux. La présente invention a donc pour objet de supprimer un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur. Ce but est atteint en définissant un dispositif pour moteur à combustion interne comprenant une chambre de combustion, une culasse avec au moins un conduit et une soupape d'admission, le conduit d'admission se terminant dans la chambre de combustion par un siège, un moyen de génération d'aérodynamique compatible avec des moteurs diesel et essence étant rapportés dans le conduit entre le siège et le conduit. Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique est disposé dans le conduit d'admission à la jonction de la culasse et du siège de la soupape et a des formes différentes appropriées à sa position. Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique est inséré dans un épaulement du conduit entre le siège de la soupape et l'épaulement. io Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique peut être ovale pour générer un écoulement de type à rotation perpendiculaire à l'axe des cylindres ou en forme de tronçon annulaire dont les extrémités sont recourbées de façon à former un arc de cercle pour venir se loger dans deux évidements pour générer un écoulement de type tourbillonnaire _coaxiale à l'axe des__ cylindres, Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique est contenu dans la forme du conduit d'admission et forme un rebord. Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique dépasse dans le conduit d'admission de façon à dévier le flux d'air pour le guider tangentiellement vers la paroi du cylindre. Selon une autre caractéristique de l'invention le moyen de génération d'aérodynamique a une partie saillante dont la longueur est inférieure à celle du rayon du conduit d'admission et dépend de la force de l'écoulement désirée. Selon une autre caractéristique de l'invention le dispositif comporte deux conduits d'admission comportant chacun le même moyen de génération d'aérodynamique de forme ovale pour générer un écoulement de type tumble . Selon une autre caractéristique de l'invention le dispositif comporte deux conduits d'admission, le premier conduit comportant un moyen de génération d'aérodynamique ovale, le deuxième conduit comportant un moyen de génération d'aérodynamique en forme de tronçon annulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention la longueur de la partie saillante du moyen de génération d'aérodynamique peut être différente pour 5 chacun des deux conduits. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesquels: -la figure 1 est une vue de dessus du dispositif selon l'invention pour la io génération d'un écoulement de type swirl ; la figure 2 est une vue de dessus du dispositif selon l'invention pour la génération d'un écoulement de type tumble ; la figure 3 est une vue de dessus du dispositif selon l'invention pour la génération d'un écoulement complexe entre swirl et tumble ; la figure 4 est une vue de profil d'un mode de réalisation de l'invention; la figure 5a est une vue de dessus d'un moyen de génération d'aérodynamique de l'invention permettant des swirl faible ou fort; la figure 5b est une vue de dessus d'un moyen de génération d'aérodynamique de l'invention permettant des swirl fort; la figure 6a est une vue de dessus d'un autre moyen de génération d'aérodynamique de l'invention permettant des tumble faible; la figure 6b est une vue de dessus d'un autre moyen de génération d'aérodynamique de l'invention permettant des tumble fort; L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1 à 6. Les figures 1 et 4 illustrent le dispositif (100) comprenant une chambre de combustion (11) au dessus d'un cylindre (2) dans laquelle les premières extrémités des conduits d'admission (1,1') débouchent par des soupapes (5). Les autres extrémités des conduits sont reliées à un répartiteur d'admission (6). Les conduits d'admission (1,1') débouchent dans la partie supérieure de la chambre de combustion (11) par des sièges pour soupapes (4). La soupape d'admission (5) est composée de deux parties solidaires l'une de l'autre. La première partie (51) appelée tige est en forme de tube allongé. La deuxième partie (52), fixée à une des extrémités de la tige (51) est en forme de cône (52) et correspond à la tête de la soupape (52). Le point de liaison entre la tête et la tige est appelé collerette (53), et l'extrémité de la tête en contact avec la surface (40) du siège (4) du conduit d'amission est la portée (54). Cette soupape (5) est disposée dans le conduit lo d'admission (1), la tête (52) permettant de fermer le conduit au niveau de son arrivée dans la chambre de combustion (11). La partie des conduits incorporant le siège et la soupape est formée dans une culasse (7). Un premier épaulement (104) réalisé dans l'extrémité du conduit d'admission (1') formé dans la culasse (7) et débouchant dans la chambre de combustion (11) permet la mise en place d'une bague annulaire (4) servant de siège pour la soupape (5). Au dessus de cet épaulement (104) est formé un évidement sur une portion de circonférence ou sur la totalité pour recevoir une pièce (10) rapportée destinée a être pincée entre l'épaulement (110) et la bague (4) formant le siège. Cette pièce (10) peut être annulaire ou non et comporter différentes formes sur la face saillante (108) recevant le flux d'admission. Sur la face (107) en vis-à-vis de la collerette (53) de la soupape la surface aura une forme, par exemple, complémentaire à celle de la soupape (5). Dans une première variante le générateur d'aérodynamique (10) est une pièce (10) positionné entre la culasse (7) et le siège de la soupape (4). La forme globale de la pièce (10) permet son insertion entre la culasse et le siège de la soupape. Suivant le type découlement désiré la pièce (10) aura une forme différente. Pour des écoulements de type tumble la pièce (10) sera ovale (10.6) comme illustré sur la figure 6 et pour des écoulements de type tumble la pièce (10) sera en forme de tronçon annulaire (10.5) dont les extrémités sont recourbées de façon à former un arc de cercle comme illustré sur la figure 5. Une extrémité (101) de cette pièce (10) dépasse dans le conduit d'admission (1'). La partie (101) qui dépasse a une taille inférieure au rayon du conduit de façon à ne pas gêner le mouvement de la soupape (5). Le coté inséré entre la culasse et le siège de la soupape est plus épaissi que l'extrémité libre dépassant dans le conduit. Dans une autre variante le générateur d'aérodynamique (10) est contenu dans la forme du conduit d'admission (1') et forme un rebord qui dépasse dans le conduit. Pour cela le conduit est usiné de façon à former un rebord qui dépasse d'une taille (101) inférieure au rayon du conduit de façon io à ne pas gêner le mouvement de la soupape (5). La pièce (10) ou le rebord (10) permet de dévier le flux d'air transitant par le conduit d'admission (1') vers une partie privilégiée de la soupape (5) avant, arrière ou latérale. Cela permet de modifier la polaire de vitesse à la soupape (5) et d'engendrer un mouvement aérodynamique caractéristique is dans le cylindre (2). Ainsi en ayant les mêmes formes de conduit d'admission au départ dans la culasse et en créant des évidements dans lesquels seront disposées des pièces de forme spécifiques pour former des moyens de génération d'aérodynamique, on pourra sans surcout excessif adapter l'écoulement en fonction de la position du conduit par rapport à l'axe de segment d'un cylindre. L'architecture proposée permet donc de générer du swirl avec des conduits (1,1') positionnés sur un motif à zéro degré c'est-à-dire formant un axe de zéro degré avec la face d'admission. Le générateur d'aérodynamique (10) dans le cas des applications en aérodynamique de type swirl (95') (figure 1) sera disposé coté opposé à l'arrivée du flux d'air admis (vers l'intérieur du cylindre (2)). Sa dimension permettra de définir un niveau de référence d'aérodynamique. Plus le niveau demandé sera fort et plus le générateur d'aérodynamique (10.5'a) obturera la section débitante du conduit (1') comme cela est illustré sur les figures 5a et 5b. La figure 5a illustrant une pièce (10. 5a) ou l'on peut observer deux générateurs d'aérodynamique (10.5 et 10.5') de taille différentes. Dans ce cas seul le conduit (1') comportera un générateur d'aérodynamique (10.5'). Un conduit (1) est naturellement bien placé pour que l'air admis vienne suivre la forme du cylindre en débitant tangentiellement, et forme ainsi un mouvement cohérent de swirl . Le générateur d'aérodynamique (10.5') placé dans l'autre conduit (1') contribue à ce mouvement de rotation. Ainsi par un effet de masque arrière sur la soupape (5) du conduit (1') l'air admis sera guidé tangentiellement vers la paroi du cylindre (2). Pour les applications de type tumble (96, 96'), comme cela est illustré sur la figure 2, le générateur (10.6) sera placé en arrière des soupapes coté paroi du cylindre (2). Dans ce cas les deux conduits comporteront un générateur d'aérodynamique (10.6, 10.6'). De la même façon que dans les cas de swirl , plus le niveau demandé sera fort et plus le générateur l'aérodynamique obturera la section débitante des conduits (1, 1') comme cela est illustré sur les figures 6a et 6b, ou l'on peut observer deux générateurs d'aérodynamique (10.6a et 10.6b) de taille différentes. L'obturation pouvant être différente pour chacun des deux conduits. La combinaison d'un générateur d'aérodynamique de type tumble (10.6) sur le conduit (1) et d'un générateur d'aérodynamique de type swirl (10.5') sur le conduit (1') permet la génération d'un écoulement complexe entre swirl et tumble . II doit être évident pour l'homme 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 comme revendiquée. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif (100) de génération d'aérodynamique pour moteur à combustion interne, compatible avec des moteurs diesel et essence, comprenant une chambre de combustion (11), une culasse (7) avec au moins un conduit d'admission (1, 1'), le conduit d'admission (1') comprenant une extrémité d'amont pour recevoir de l'air entrant en provenance d'un répartiteur d'admission (6) et une extrémité d'aval apte à communiquer avec une soupape d'admission (5) de gaz à l'intérieur de la chambre de io combustion (11), ladite extrémité d'aval comprenant un siège (4) pour soupape (5), caractérisé en ce que au moins un conduit d'admission (1') du dispositif (100) comporte dans son extrémité d'aval une pièce (10) de génération d'aérodynamique rapportée dans le conduit (1'), ladite pièce (10) étant disposée en amont d'un premier épaulement (104) permettant la réception du siège (4), et insérée entre le siège (4) et un second épaulement (110) de la culasse (7). 2. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (10) de génération d'aérodynamique contient différentes formes sur une face saillante (108) recevant le flux d'admission. 3. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce (10) est de forme ovale (10.6) pour générer un écoulement de type à rotation perpendiculaire à l'axe des cylindres; 4. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce (10) est en forme de tronçon annulaire (10.5') dont les extrémités sont recourbées de façon à former un arc de cercle pour venir se loger dans deux évidements, pour générer un écoulement de type tourbillonnaire coaxiale à l'axe des cylindres. 5. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce (10) de génération d'aérodynamique dépasse dans le conduit d'admission (1') de façon à dévier le flux d'air pour le guider tangentiellement vers la paroi du cylindre. 6. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce (10) de génération d'aérodynamique a une partie saillante dont la longueur est inférieure à celle du rayon du conduit d'admission (1') et dépend de la force de l'écoulement désirée. io 7. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux conduits (1, 1') d'admission comportant chacun la même pièce de génération d'aérodynamique de forme ovale (10.6, 10.6') pour générer un écoulement de type tumble . 8. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux conduits d'admission, le premier conduit comportant une pièce de génération d'aérodynamique ovale (10.6), le deuxième conduit comportant une pièce de génération d'aérodynamique en forme de tronçon annulaire (10.5). 9. Dispositif (100) pour moteur à combustion interne selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la longueur de la partie saillante de la pièce (10) de génération d'aérodynamique peut être différente pour chacun des conduits d'admission.