Brevet FR2898643A1 — publié le 20070921

-1- CONDUI T ET DI SPOSI Tl F D'ADMI SSI ON DE MOTEUR A COMBUSTI ON INTERNE La présente invention concerne l'admission des moteurs à allumage commandé, en particulier le dessin des conduits d'admission d'air dans la culasse. Dans les moteurs à allumage commandé, on crée généralement un mouvement aérodynamique structuré, appelé tumble , qui est un mouvement de rotation d'axe perpendiculaire au plan passant par les axes de soupapes d'admission. Pour générer du tumble, il est possible d'utiliser des systèmes mécaniques d'obturation partielle des conduits d'admission, tels que des boisseaux, ou des plaques horizontales de séparation des conduits. De tels systèmes permettent de modifier, voire supprimer complètement, le tumble, dans certaines phases de fonctionnement du moteur, en particulier aux fortes charges. Une autre solution consiste à modifier la forme du conduit. Dans ce cas, l'effet tumble, ou mode aérodynamique , est toujours actif. Le nécessaire compromis entre aérodynamisme et perméabilité, revêt alors une importance particulière. Par ailleurs, les conduits d'admission sont des tubes métalliques obtenus par fonderie, et présentent de ce fait des dispersions de cotes, inhérentes à ce mode de fabrication. Ces dispersions posent des problèmes d'ajustement, pour le raccordement des conduits sur le logement des sièges de soupape. Pour minimiser ces dispersions, on choisit parfois d'insérer les sièges de soupape à la coulée, plutôt que de les rapporter après la coulée. Cependant, des opérations d'usinage restent nécessaires pour positionner les conduits, compte tenu des -2 dispersions de fabrication, et des déports éventuels par rapport à la position exacte souhaité, ou position nominale du conduit. L'usinage des conduits consiste à dégager, sur tout le pourtour du conduit, une reprise de forme essentiellement hémisphérique, dans le but de le raccorder avec précision au logement du siège de soupape, compte tenu de l'inclinaison relative du conduit par rapport à la soupape, des dispersions de fabrication, et des déports horizontaux mentionnées ci-dessus. C'est une opération particulièrement délicate, difficilement compatible avec l'aérodynamisme, notamment car elle rogne sur le conduit, au niveau de sa zone supérieure d'extrémité, ou chapelle. L'invention vise à créer un mouvement aérodynamique de tumble dans la chambre de combustion, tout en fiabilisant le procédé de fabrication, et le montage des conduits d'admission. Dans ce but, elle propose que le conduit présente en section, sur une partie de sa longueur, un intrados inférieur, de forme plane. De préférence, l'intrados est raccordé à des parois verticales du conduit par deux parois planes inclinées d'un angle déterminé par rapport au plan de l'intrados. Le compromis entre un niveau de tumble et un niveau de perméabilité souhaités, est déterminé notamment par la valeur de cet angle. L'invention concerne aussi un dispositif d'admission comportant au moins un conduit d'admission, qui présente en section, sur une partie de sa longueur, un intrados inférieur, de forme plane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels : - 3 - les figures 1 et 2 sont respectivement une vue de face, et une vue latérale du dispositif proposé, - les figures 3A et 3B correspondent respectivement à une coupe transversale et longitudinale du conduit, et - les figures 4 et 5 sont des vues de détail de la zone de raccordement du conduit sur le logement du siège de soupape. Sur les figures 1 et 2, on a représenté le profil de deux conduits d'admission 1, débouchant à leur extrémité inférieure dans le toit 2 d'une chambre de combustion de moteur, ainsi que les tiges de soupape 3 masquées partiellement par les conduits. Les conduits 1 traversent la culasse (non présentée) pour déboucher dans le toit 2 de la chambre. Chaque conduit 1 présente un intrados supérieur incurvé 4, favorisant le remplissage et un intrados inférieur rectiligne 6, de forme plane, au moins sur une portion aval de sa longueur. L'intrados inférieur plan 6 favorise le tumble en orientant les gaz d'admission vers la zone avant de l'orifice d'entrée dans la chambre, par raccourci zone avant de la soupape . L'écoulement rectiligne des gaz le long de l'intrados inférieur, générateur de tumble, oriente donc le débit vers l'avant de la soupape, au détriment de l'arrière. L'intrados inférieur 6 est raccordé à des parois verticales 7 du conduit, par deux parois inclinées 8, également planes. La coupe de la figure 2A fait apparaître l'angle a d'inclinaison des parois inclinées 8 par rapport à l'intrados 6. L'angle a, mis en évidence sur la figure 3A, est déterminé, avec la largeur dx de l'intrados, en fonction du compromis souhaité entre l'aérodynamisme et la perméabilité. bans le dispositif d'admission illustré notamment par les figures 1 et 5, les conduits d'admission 1 sont séparés (un conduit par soupape). Ces conduits -4- forment avec la face feu de la culasse (non représentée), un angle O, indiqué sur la figure 3B, qui a aussi un impact sur le niveau de tumble. L'angle O est déterminé en fonction de l'angle, dit angle de Vé, existant entre les plans des deux entrées de siège de soupape, et en fonction niveau de tumble souhaité. Les mesures proposées concernent aussi le raccordement des conduits à la chambre. Comme indiqué plus haut, ce raccordement nécessite des opérations d'usinage sur le conduit, pour adapter le profil de celui-ci à l'orientation et aux dimensions de l'entrée du siège de soupape 5, et pour obtenir le niveau de tumble souhaité. Il est prévu de générer par usinage une entrée arrière de soupape, qui favorise le décollement des gaz de manière à limiter le débit dans cette zone. Par ailleurs, il est souhaitable que la hauteur d'arête h (indiquée sur la figure 4), du conduit par rapport à l'entrée du siège, soit peu sensible aux déports de conduit. Dans ce but, il est préférable d'adopter un angle O relativement élevé. Sur les figures 3B, 4 et 5, on voit que le conduit 1 présente un double usinage de calibrage, dans sa zone de raccordement. On a en effet renoncé à opérer une reprise de calibrage sur tout le pourtour du conduit, pour se limiter à un usinage principal 9 dans la zone en contact avec l'arrière de l'entrée de siège 5, visible sur la figure 4, et à un usinage secondaire 11 dans la dans avant, ou chapelle du conduit, visible sur les figure 4 et 5. L'usinage principal 9 dégage dans le conduit un secteur cylindrique 12 de hauteur h, ajusté à l'entrée du siège de soupape. Le secteur cylindrique est surmonté d'un secteur de raccordement ogival 13, de rayon r, raccordant les trois parois inférieures du conduit 6, 7, 8, au logement de siège 5. En conclusion, l'intersection des trois plans inférieurs du conduit (intrados inférieur et parois inclinées), selon un profil judicieusement choisi, -5 permet d'avoir une hauteur d'arête bien définie, quels que soient les déports horizontaux des conduits. L'ajustement de la largeur de l'intrados et de l'angle a, permet d'obtenir le compromis tumble/perméabilité souhaité, en optimisant la section du conduit. L'adoption de parois planes dans la partie inférieure du conduit, rend insensible le raccordement sur le toit de la chambre, aux déports horizontaux. Par ailleurs, pour minimiser les variations de hauteur d'arête, imposés par les déports en hauteur du conduit, on peut adopter des angles axe de conduit/face feu O, relativement élevés. Enfin, il faut souligner que l'ensemble des mesures proposées est compatible avec les deux modes d'intégration des sièges de soupape, mentionnés plus haut. L'invention concerne donc aussi bien un dispositif d'admission où les sièges de soupape sont insérés à la coulée lors de la fabrication de la culasse, qu'un dispositif d'admission où les sièges de soupapes sont rapportés dans la chambre de combustion après la coulée.15 REVENDICATIONS 1. Conduit d'admission (1) de moteur à combustion interne traversant la culasse du moteur pour déboucher dans le toit d'une chambre de combustion du moteur, caractérisé en ce qu'il présente en section sur une partie de sa longueur, un intrados inférieur (6) de forme plane. 2. Conduit d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intrados (6) est raccordé à des parois verticales (7) du conduit par deux parois planes inclinées (8) d'un angle (a) déterminé par rapport au plan de l'intrados. 3. Conduit d'admission selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compromis entre un niveau de tumble et un niveau de perméabilité souhaités est déterminé par la valeur de l'angle (a ) et par la largeur (dx) de l'intrados (6). 4. Conduit d'admission selon la revendication 1, 2, ou 3 caractérisé en ce que l'extrémité aval du conduit (1) subit un usinage principal (9) en arrière de la soupape, distant d'un usinage secondaire (11) en avant de la soupape. 5. Conduit d'admission selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'usinage principal (9) dégage dans celui-ci un secteur cylindrique (12) ajusté à l'entrée du siège de soupape, surmonté d'un secteur de raccordement ogival (13) des parois inférieures du conduit (6,7, 8) sur le logement de siège de soupape (5). 6. Dispositif d'admission caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conduit d'admission (1) conforme à l'une des revendications précédentes débouchant dans le toit (2) d'une chambre de combustion au niveau d'un siège de soupape (5). 7. Dispositif d'admission selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conduit d'admission (1) forme avec la face feu de la culasse un angle (0)-7- déterminé en fonction d'angle de Vé de la chambre, et du niveau de tumble souhaité. 8. Dispositif d'admission selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux conduits d'admission (1) conformes à l'une des revendications 1 à 5 débouchant dans le toit de la chambre (2) au niveau d'un siège de soupape (5). 9. Dispositif d'admission selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux conduits d'admission (1) sont séparés dans la culasse. 10. Dispositif d'admission selon l'une des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que les sièges de soupape sont insérés à la coulée lors de la fabrication de la culasse. 11. Dispositif d'admission selon la revendication 6 à 9, caractérisé en ce que les sièges de soupape sont rapportés dans la chambre de combustion après la coulée.