Brevet FR2916237A3 — publié le 20081121

FR 2916237 A3 20081121 FR 0703485 A 20070515 Dispositif pour qénérer un tumble variable La présente invention concerne le domaine des moteurs thermiques de type essence de véhicules automobiles, et plus particulièrement un dispositif pour générer un mouvement aérodynamique de tumble 5 variable. De façon connue, le mouvement du tumble réside en la mise en rotation du flux d'air dans la chambre de combustion selon un axe perpendiculaire coaxial à l'axe de la chambre de combustion. Ce mouvement est favorisé par un déséquilibre dans la répartition du débit avant/arrière io autour de la soupape d'admission. Le contrôle du tumble se révèle être un élément stratégique dans l'optimisation du mélange air - carburant. En effet, la maîtrise du tumble permet de contrôler la vitesse d'écoulement autour de la soupape d'admission, de régler le mélange air û carburant et d'accélérer le 15 développement de la flamme de combustion. Lorsque le piston remonte près du point mort haut, ce dernier vient écraser le mouvement tumble qui s'est formé et le décompose alors en une multitude de petites structures turbulentes ayant pour effet de morceler le front de flamme et de démultiplier sa surface. 20 Afin d'augmenter de façon importante et ponctuellement le taux de tumble , il est nécessaire de prévoir un dispositif permettant de générer un tumble variable. Le brevet US 6 827 060 propose un dispositif pour faire varier l'écoulement d'un mélange air - carburant arrivant à la chambre de 25 combustion d'un moteur et ainsi améliorer la combustion de l'essence et réduire la pollution. Le dispositif permettant de générer un tumble variable comprend un tremplin pivotant actionné mécaniquement au moyen d'un axe perpendiculaire à la fibre neutre du conduit d'admission et placé dans la partie intrados du conduit d'admission à proximité du siège de la soupape d'admission. Or, un tel dispositif est pivotant suivant un axe perpendiculaire à la fibre neutre du conduit d'admission. Il est connu par le brevet US 2004/0211390 un dispositif pour générer un tumble variable qui comprend une plaque de séparation pour diviser un conduit d'admission en une premier passage et en un second passage, une valve de contrôle du degré d'ouverture pour modifier le degré d'ouverture du premier et second passage, et des moyens de commande pour le fonctionnement de la valve de contrôle du degré d'ouverture. La valve de contrôle du degré d'ouverture permet d'obstruer la partie inférieure du io conduit d'admission en pivotant sur son axe pour générer un tumble intense. Le brevet GB 2 313 625 propose un dispositif pour améliorer le système d'admission d'air d'un moteur et plus particulièrement, un dispositif capable de générer un fort tumble dans la chambre de combustion en 15 modifiant la configuration du conduit d'admission du moteur. Le dispositif comprend une plaque pivotante située à l'intérieur du conduit d'admission pour venir obturer la partie inférieure du conduit d'admission, l'axe de rotation de la plaque étant transversal par rapport au conduit d'admission. Il est également connu par le brevet DE 103 14 236 un dispositif pour 20 générer un fort tumble comprenant une plaque insérée à l'intérieur d'un conduit d'admission pour séparer le conduit d'admission en deux sections, la plaque étant reliée à un volet pivotant sur un axe perpendiculaire au conduit d'admission pour prendre au moins trois positions : la première position bloquant les deux sections, la deuxième position ouvrant les deux sections et 25 la troisième position ouvrant la première section et bloquant en partie la deuxième section. Enfin, il est connu par le brevet JP 8 121 178 un dispositif comprenant une plaque épousant la forme de l'intrados d'un conduit admission qui est soulevée par une pièce de commande de façon à cacher le bas du conduit 30 d'admission pour générer un tumble intense. Cependant, les dispositifs des brevets US 2004/0211390, GB 2 313 625, DE 103 14 236 et JP 8 121 178 précédemment décrits favorisent une augmentation des pertes de charges dans le conduit d'admission due à la présence de la plaque de séparation dans le conduit d'admission même lorsque le dispositif ne génère pas un tumble intense. Par ailleurs, les dispositifs des brevets US 2004/0211390, GB 2 313 625, DE 103 14 236 et JP 8 121 178 précédemment décrits génèrent une augmentation des phénomènes de recollement de l'écoulement d'air puisque les dispositifs se situent loin des soupapes d'admission. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif générant un mouvement aérodynamique ~o de tumble variable simple de fonctionnement, peu intrusif et facilement adaptable sur les conduits d'admission non jumelés. Pour atteindre ce but, le dispositif pour générer un mouvement aérodynamique de tumble variable comprenant au moins un conduit d'admission dont l'axe de symétrie tourne brusquement pour rejoindre un axe 15 de symétrie d'une tige d'une soupape d'admission associée, le conduit d'admission se terminant dans une chambre de combustion par un siège d'admission est caractérisé en ce qu'il comprend un organe inséré en amont du siège d'admission dans la partie inférieure du conduit d'admission, l'organe, de forme symétrique, de diamètre inférieur au conduit d'admission 20 et de section inférieure à un demi-cercle, étant monté pivotant selon un axe parallèle à l'axe de symétrie du conduit d'admission d'une première position dite de repos où l'intrados de l'organe épouse la partie inférieure du conduit d'admission à une seconde position dite d'obturation correspondant à une rotation de 180 de l'organe par rapport à sa première position de façon à ce 25 que l'organe soit en saillie dans une partie du conduit d'admission pour générer un tumble intense, l'organe comporte une première face conformée selon la géométrie ou concavité du conduit d'admission et une seconde face jointive avec la première face pour former une convexité saillante dans le conduit d'admission, la face convexe rejoignant par une 30 rampe ou conicité un axe de commande de l'organe, cette rampe ou conicité déviant l'écoulement dans le conduit d'admission après rotation. Selon une autre particularité, la rotation de l'organe est assurée par l'axe de commande parallèle à l'axe de symétrie du conduit d'admission et situé en amont de l'organe. Selon une autre particularité, l'arête commune de l'extrados avec la face latérale de l'organe située en amont de l'écoulement du flux d'admission est arrondie pour former la rampe ou conicité et permettre d'accentuer le décollement du flux d'admission. Selon une autre particularité, un moyen de commande suivant des informations représentatives de la position de la soupape d'admission to commande automatiquement l'organe pour l'amener en position d'obturation à partir de 6 millimètres de levée jusqu'à la levée maximale de la soupape d'admission et en position de repos en dessous de 6 millimètres de levée de la soupape d'admission. Selon une autre particularité, l'organe est inséré de façon proche de la 15 tige de la soupape d'admission pour augmenter le mouvement aérodynamique de tumble . Selon une autre particularité, le conduit d'admission est modifié en plaçant un noyau correspondant à la forme de l'organe dans la boîte à noyau du conduit d'admission lors du procédé de fonderie. 20 L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs dans lesquelles : la figure 1 représente un schéma du dispositif selon l'invention lorsque 25 l'organe est en position de repos correspondant à la figure la et lorsque l'organe est en position d'obturation correspondant à la figure 1 b ; la figure 2 représente une vue de face du conduit d'admission selon l'invention lorsque l'organe est en position de repos correspondant à la figure 2a et lorsque l'organe est en position d'obturation correspondant à 30 la figure 2b ; la figure 3 représente un schéma du dispositif selon l'invention lorsque l'organe est proche de la tige de la soupape d'admission correspondant à la figure 3a et lorsque l'organe est en retrait par rapport à la tige de la soupape d'admission correspondant à la figure 3b ; s û la figure 4 représente un schéma des conduits d'admission non jumelés d'un moteur thermique selon l'invention. La présente invention permet de générer un mouvement aérodynamique de tumble variable pour des moteurs thermiques de type essence de véhicules automobiles. io En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend au moins un conduit (1) d'admission dont l'axe (A) de symétrie tourne brusquement pour rejoindre un axe de symétrie d'une tige (20) d'une soupape (2) d'admission associée. Le conduit (1) d'admission se termine dans une chambre de combustion (4) par un siège d'admission. Dans le 15 conduit (1) d'admission, un flux d'admission se déplace parallèlement à l'axe (A) de symétrie du conduit (1) d'admission. Il est à noter que le fonctionnement et la constitution d'un moteur thermique sont considérés comme connus. En référence aux figures 1 et 2, un organe (3) est inséré en amont du 20 siège d'admission dans la partie inférieure du conduit (1) d'admission. L'organe (3) est de forme symétrique de diamètre inférieur au diamètre du conduit (1) d'admission et de section inférieure à un demi-cercle. L'organe (3) comporte une première face encore appelée intrados (31) conformée selon la géométrie ou concavité du conduit (1) d'admission et une seconde 25 face encore appelée extrados (32) jointive avec la première face (31) pour former une convexité saillante dans le conduit (1) d'admission, la face convexe (32) rejoignant par une rampe ou conicité un axe (30) de commande de l'organe (3), cette rampe ou conicité déviant l'écoulement dans le conduit (1) d'admission après rotation. 30 Cet organe (3) est monté pivotant, selon un axe (C) de rotation parallèle à l'axe (A) de symétrie du conduit (1) d'admission, d'une première position dite de repos, comme le montrent les figures la et 2a, où l'intrados (31) de l'organe (3) épouse la partie inférieure du conduit (1) d'admission à une seconde position dite d'obturation, comme le montrent les figures lb et 2b, correspondant à une rotation de 180 de l'organe (3) par rapport à sa première position. Dans cette seconde position, l'organe (3) est en saillie dans une partie du conduit (1) d'admission de façon à accélérer la vitesse d'écoulement du flux d'admission et par conséquent, augmenter le tumble au sein de la chambre de combustion (4). Par ailleurs, l'arête commune de l'extrados (32) de l'organe (3) avec la face latérale de l'organe io (3) en amont de l'écoulement du flux d'admission est arrondie pour former la rampe ou la conicité et ainsi permettre d'accentuer le décollement du flux d'admission lorsque l'organe (3) se trouve en position d'obturation du conduit (1) d'admission. Ainsi, en générant un mouvement aérodynamique de tumble intense dans la chambre de combustion (4) permettant de 15 stabiliser l'initiation de la combustion, le cliquetis et les émissions de polluants des moteurs de type essence sont limités et la dilution du carburant dans la chambre de combustion (4) est améliorée. La rotation de 180 de l'organe (3) est assurée par un axe (30) de commande parallèle à l'axe (A) de symétrie du conduit (1) d'admission situé 20 en amont de l'organe (3) et colinéaire à l'axe (C) de rotation. Un moyen (300) de commande suivant des informations représentatives de la position ou la levée de la soupape (200) d'admission commande automatiquement l'organe (3), via l'axe (30) de commande, pour amener l'organe (3) soit en position d'obturation soit en position de repos. En effet, l'organe (3) est en position 25 d'obturation dés lors que la soupape (2) d'admission atteint une levée de 6 millimètres jusqu'à la levée maximum d'ouverture de la soupape (2) d'admission. Et pour une levée de soupape (2) d'admission inférieure à 6 millimètres, l'organe (3) est en position de repos. En référence à la figure 3, l'organe (3) est inséré dans la partie 30 inférieure du conduit (1) d'admission et en amont du siège d'admission de façon à ce que l'organe (3) soit le plus proche possible de la tige (20) de la soupape (2) d'admission selon une première configuration comme le montre la figure 3a. En effet, dans cette première configuration, le mouvement aérodynamique de tumble intense est augmenté de 4 % par rapport à une seconde configuration où l'organe (3) est en retrait de 5 millimètres, comme le montre la figure 3b, par rapport à la première configuration. En référence à la figure 4, l'organe (3) est inséré dans des conduits (1) d'admission non jumelés d'un moteur thermique. Lorsque l'organe (3) est en position d'obturation dans un premier conduit (1) d'admission, un même organe (3) est en position de repos dans un second conduit (1) d'admission et réciproquement, comme le montrent les figures 4a et 4b. io Il est à noter que l'insertion de l'organe (3) dans la partie inférieure du conduit (1) d'admission a pour conséquence une modification du conduit (1) d'admission. Il est donc nécessaire de placer un noyau correspondant à la forme de l'organe (3) dans la boîte à noyau du conduit (1) d'admission lors du procédé de fonderie. 15 Un des avantages de l'invention est que le dispositif générant un mouvement aérodynamique de tumble variable permet de limiter les pertes de charges dans le conduit (1) d'admission et d'atténuer les phénomènes de recollement de l'écoulement d'air. II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la 20 présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. 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 25 l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour générer un mouvement aérodynamique de tumble variable comprenant au moins un conduit (1) d'admission dont l'axe (A) de symétrie tourne brusquement pour rejoindre un axe de symétrie d'une tige (20) d'une soupape (2) d'admission associée, le conduit (1) d'admission se terminant dans une chambre de combustion (4) par un siège d'admission caractérisé en ce qu'il comprend un organe (3) inséré en amont du siège d'admission dans la partie inférieure du conduit (1) d'admission, l'organe (3), de forme symétrique, de diamètre inférieur au conduit (1) d'admission et de io section inférieure à un demi-cercle, étant monté pivotant selon un axe (C) de rotation parallèle à l'axe (A) de symétrie du conduit (1) d'admission d'une première position dite de repos où l'intrados (31) de l'organe (3) épouse la partie inférieure du conduit (1) d'admission à une seconde position dite d'obturation correspondant à une rotation de 180 de l'organe (3) par rapport 15 à sa première position de façon à ce que l'organe (3) soit en saillie dans une partie du conduit (1) d'admission pour générer un tumble intense, l'organe (3) comporte une première face (31) conformée selon la géométrie ou concavité du conduit (1) d'admission et une seconde face (32) jointive avec la première face (31) pour former une convexité saillante dans le 20 conduit (1) d'admission, la face convexe (32) rejoignant par une rampe ou conicité un axe (30) de commande de l'organe (3), cette rampe ou conicité déviant l'écoulement dans le conduit (1) d'admission après rotation. 2. Dispositif de tumble variable selon la revendication 1, dans lequel la rotation de l'organe (3) est assurée par l'axe (30) de commande parallèle à 25 l'axe (A) de symétrie du conduit (1) d'admission et situé en amont de l'organe (3). 3. Dispositif de tumble variable selon une des revendications 1 à 2, dans lequel l'arête commune de l'extrados (32) avec la face latérale de l'organe (3) située en amont de l'écoulement du flux d'admission est arrondie pour formerla rampe ou conicité et permettre d'accentuer le décollement du flux d'admission. 4. Dispositif de tumble variable selon une des revendications 1 à 3, dans lequel un moyen de commande (300) suivant des informations représentatives de la position de la soupape (2) d'admission commande automatiquement l'organe (3) pour l'amener en position d'obturation à partir de 6 millimètres de levée jusqu'à la levée maximale de la soupape (2) d'admission et est en position de repos en dessous de 6 millimètres de levée de la soupape (2) d'admission. 5. Dispositif de tumble variable selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l'organe (3) est inséré de façon proche de la tige (20) de la soupape (2) d'admission pour augmenter le mouvement aérodynamique de tumble . 6. Dispositif de tumble variable selon une des revendications 1 à 5, dans 15 lequel le conduit (1) d'admission est modifié en plaçant un noyau correspondant à la forme de l'organe (3) dans la boîte à noyau du conduit (1) d'admission lors du procédé de fonderie.