Brevet FR2914370A1 — publié le 20081003

REPARTITEUR D'ADMISSION D'AIR A VOLUME VARIABLE [0001] L'invention a pour objet un répartiteur d'admission d'air d'un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres. [0002] L'admission de l'air dans les cylindres d'un moteur à combustion interne s'effectue au moyen d'un répartiteur d'air et constitue une étape importante du fonctionnement d'un moteur dans la mesure où elle conditionne le rendement volumétrique de ce dernier. io [0003] Les répartiteurs d'air se décomposent généralement suivant trois parties, à savoir une première partie constituée d'un conduit qui achemine l'air depuis l'entrée du répartiteur à un boîtier papillon, une seconde partie appelée chambre de répartition d'air qui reçoit de l'air via le boîtier papillon, et une troisième partie 15 composée de conduits d'admission reliant ladite chambre aux cylindres du moteur. Lors du fonctionnement du moteur pendant lequel les cylindres aspirent successivement de l'air, se créent des ondes de pression qui se propagent dans l'ensemble du répartiteur. Plus précisément, en fin de phase d'admission lorsque les soupapes 20 d'admission se ferment, la pression de l'air augmente au voisinage des soupapes d'admission. L'air possédant une certaine élasticité, cette augmentation de pression est réfléchie par la soupape sous la forme d'une onde de pression qui se propage jusqu'à l'entrée du répartiteur où elle se change en onde de dépression. Celle-ci se 25 propage ensuite en sens inverse jusqu'aux soupapes. Ce phénomène se poursuit jusqu'à s'arrêter en raison des pertes de charge. Il est connu de tirer partie de ce phénomène en optant pour une ouverture des soupapes d'admission au moment précis où une onde de pression arrive à leur voisinage. L'air pénètre ainsi dans les cylindres avec une pression supérieure à la pression atmosphérique autorisant ainsi une augmentation du rendement volumétrique. Ce phénomène est communément appelé "suralimentation acoustique". [0004] Afin de favoriser le phénomène de suralimentation acoustique, il est connu de faire varier la géométrie des différentes parties constituant le répartiteur en fonction du régime du moteur. Ainsi, l'art antérieur contenu dans le document FR2802244 propose io une chambre de répartition d'air et des conduits d'admission à volume variable. Plus précisément, l'invention décrite dans le document FR2802244 propose une chambre de répartition d'air dont le volume est délimité par un alésage dans lequel coulisse un piston de manière à faire varier le volume de la chambre. Toujours selon 15 l'invention décrite dans le document FR2802244, la bngueur des conduits d'admission est également variable en fonction de la position du piston. Toutefois, le répartiteur ainsi modifié met en oeuvre des éléments supplémentaires complexes qui représentent un surcoût. 20 [0005] C'est pourquoi, notre invention a pour but proposer un répartiteur à volume variable de conception plus simple. [0006] Plus précisément, l'invention a pour objet un répartiteur d'admission d'air d'un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres, le répartiteur étant doté d'un corps renfermant 25 une chambre de répartition d'air alimentée en air par une ouverture, et de conduits d'admission reliant respectivement ladite chambre de répartition d'air à chacun des cylindres, caractérisé en ce que le volume de la chambre de répartition d'air est délimité par une enveloppe étirable maintenue par au moins un élément mobile sous l'action de moyens, de sorte que le mouvement dudit élément modifie le volume de la chambre de répartition d'air. [0007] Selon certaines caractéristiques, l'élément mobile est un bras [0008] Selon d'autres caractéristiques, le bras est collé sur l'enveloppe. [0009] Selon d'autres caractéristiques, le bras est évidé. io [00010] Selon d'autres caractéristiques, le bras est fixé à l'une de ses extrémités sur un arbre, dont la rotation entraîne le déplacement du bras. [00011] Selon d'autres caractéristiques, l'arbre est entraîné par un moteur électrique. 15 [00012] Selon d'autres caractéristiques, l'enveloppe est solidaire d'au moins une plaque. [00013] Selon d'autres caractéristiques, la plaque comprend une bride définissant l'ouverture alimentant en air la chambre de répartition d'air. 20 [00014] Selon d'autres caractéristiques, l'enveloppe est en élastomère fluoré. [00015] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après effectuée, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue d'ensemble du répartiteur selon l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe transversale du répartiteur selon l'invention, [00016] La figure 1 représente un répartiteur d'admission d'air 1 d'un moteur à combustion interne comportant quatre cylindres 14. Le répartiteur comprend un corps 2 renfermant une chambre de répartition d'air 12 alimentée en air par une ouverture 9 et des conduits d'admission 6 reliant ladite chambre de répartition d'air 12 io à chacun des cylindres 14. Le volume de la chambre de répartition d'air 12 est délimité par une enveloppe étirable 13. L'enveloppe étirable 13 est maintenue par au moins un élément mobile 3 de sorte que le mouvement dudit élément mobile 3 modifie le volume de la chambre de répartition. 15 [00017] Avantageusement, l'élément mobile 3 est un bras rendu solidaire de l'enveloppe 13 par collage. [00018] Avantageusement, l'une des extrémités du bras 3 est montée sur un arbre 8. De ce fait, lorsque l'arbre 8 est en rotation autour de son axe, le bras 3 se déplace en étirant l'enveloppe 13. 20 [00019] Avantageusement, plusieurs bras 3 sont montés sur un même arbre 8 de sorte que lorsque le moteur 4 affecté à une rangée de bras tourne, l'extrémité libre des bras 3 effectue un arc de cercle entraînant avec elle l'enveloppe 13 qui s'étire de sorte que le volume de la chambre de répartition d'air 12 s'accroît. 25 [00020] Avantageusement, l'arbre 8 est entraîné au moyen d'un pignon 5 par un moteur électrique qui permet un contrôle fin de la rotation de l'arbre 8 et par conséquent de l'étirement de l'enveloppe 13. [00021] Avantageusement, l'enveloppe 13 est maintenue par deux plaques rigides 1 0 , 1 1 , la plaque 10 comprenant une bride 15 définissant l'ouverture 9 et permettant le raccord au boîtier papillon (non représenté sur les figures) pour alimenter en air de la chambre de répartition d'air 12. [00022] Le matériau choisi pour réaliser l'enveloppe souple 13 io est de préférence un élastomère fluoré. En effet, ce type de matériau est connu pour ses bonnes propriétés élastiques qui permettent d'atteindre des allongements de l'ordre de 300%, ainsi que pour sa bonne résistance aux températures élevées et aux lubrifiants qui participent à l'environnement du moteur. 15 [00023] En terme de réalisation, il est avantageux de fixer les moteurs 4, les pignons 5 et les arbres 8 sur un même support, non représenté sur les figures. A cet effet, des paliers 7 ont été aménagés sur les arbres 8 pour fixer lesdits arbres sur ledit support. [00024] Lorsque le répartiteur d'admission d'air conforme à 20 l'invention est modélisé sous la forme d'un système masses-ressorts, il apparaît qu'il répond de manière pertinente à la gestion de la suralimentation acoustique. Plus précisément, les volumes du cylindre 14 et de la chambre de répartition d'air 12 sont assimilables chacun à Ln ressort et donc à une raideur. De même, l'air contenu 25 dans le conduit en entrée du répartiteur, non repésenté sur les figures, et l'air contenu dans les conduits 6 d'admission aux cylindres 14 sont assimilables chacun à une masse. Le système ainsi constitué est tel que le ressort représenté par le volume du cylindre est soumis à des excitations générées par les mouvements de translation du piston dans les cylindres 14 ainsi que par l'ouverture et la fermeture des soupapes. Afin d'optimiser le rendement volumétrique du moteur, il est alors intéressant de maximiser le phénomène de suralimentation acoustique et donc de solliciter le système masses-ressorts suivant des fréquences les proches possible de la fréquence de résonance. Comme il n'est bien entendu pas envisageable de faire fonctionner le moteur à un régime constant, il convient alors de io faire varier le système masses-ressorts en fonction du régime du moteur. [00025] Ainsi, lorsque le moteur fonctionne à bas régime, l'excitation générée par les mouvements de translation du piston dans les cylindres 14 est faible ; il est donc opportun de diminuer la 15 raideur du ressort matérialisé par la chambre de répartition d'air 12. Ceci est obtenu en augmentant le volume de la chambre de répartition d'air 12, c'est à dire en faisant tourner les arbres 8 d'un angle a tel que les bras 3 étirent l'enveloppe souple 13. [00026] A contrario, lorsque le moteur fonctionne suivant un 20 régime élevé, l'excitation générée par les mouvements de translation du piston dans les cylindres 14 est forte; il est donc opportun d'augmenter la raideur du ressort matérialisé par la chambre de répartition d'air 12. Ceci est obtenu en diminuant le volume de la chambre de répartition d'air 12, c'est à dire en faisant tourner les 25 arbres 8 d'un angle R tel que les bras 3 compriment l'enveloppe souple 13. [00027] A titre d'exemple, pour un régime moteur supérieur à 4500 tours / minute correspondant à un volume minimum de la chambre de répartition de 2805 cm3, il faut augmenter de 22 % ledit volume (devenant alors le volume maximum) lorsque le régime moteur devient inférieur à 2500 tours / minute. Cette variation de volume s'effectue en faisant pivoter les bras d'environ 100. Pour des régimes moteurs intermédiaires, la variation du volume de la chambre de répartition reste inférieur à + 20% du volume minimum. [00028] Bien entendu, il revient à l'homme du métier d'ajuster les angles de rotation de l'arbre 8 en fonction des dimensions du io répartiteur d'admission d'air 1 et en fonction des caractéristiques du moteur. [00029] Outre le fait que le répartiteur d'admission d'air permet une gestion pertinente de la suralimentation acoustique, il apparaît qu'il va également dans le sens d'un allégement du moteur. En effet 15 l'enveloppe étirable en élastomère fluoré est plus légère qu'un produit de fonderie. REVENDICATIONS 1. Répartiteur d'admission d'air (1) d'un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres (14), le répartiteur étant doté d'un corps (2) renfermant une chambre de répartition d'air (12) alimentée en air par une ouverture (9), et de conduits d'admission (6) reliant respectivement ladite chambre de répartition d'air (12) à chacun des cylindres (14), caractérisé en ce que le volume de la chambre de répartition d'air (12) est délimité par une enveloppe étirable (13) maintenue par au moins io un élément mobile (3) sous l'action de moyens d'actionnement (4, 5, 8), de sorte que le mouvement dudit élément (3) modifie le volume de la chambre de répartition d'air (12). 2. Répartiteur d'admission d'air (1), selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile (3) est un bras. 15 3. Répartiteur d'admission d'air (1), selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras est évidé. 4. Répartiteur d'admission d'air (1), selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bras est collé sur l'enveloppe étirable (13 ). 20 5. Répartiteur d'admission d'air (1), selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le bras est fixé à l'une de ses extrémités sur un arbre (8), dont la rotation provoque le déplacement du bras (8). 6. Répartiteur d'admission d'air (1), selon la revendication 5, 25 caractérisé en ce que l'arbre (8) est entraîné par un moteur électrique (4). 7. Répartiteur d'admission d'air (1), selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe étirable (13) est solidaire d'au moins une plaque rigide (10). 8. Répartiteur d'admission d'air (1), selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque (10) comprend une bride (15) définissant l'ouverture (9). 9. Répartiteur d'admission d'air (1), selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe étirable (13) est en élastomère fluoré.