Brevet FR2919350A1 — publié le 20090130

DISPOSITIF D'ADMISSION POUR MOTEUR THERMIQUE La présente invention concerne un dispositif d'admission pour moteur thermique. Plus précisément, elle a pour objet un tel dispositif comprenant au moins une rangée de cylindres alimentés chacun par deux conduits d'admission primaires issus d'un collecteur d'admission relié par une tubulure d'admission commune à des moyens d'alimentation en air du moteur, qui délimite un plenum de répartition unique sans paroi de partition interne, commun à tous les conduits primaires de la rangée de cylindres. Elle s'applique aux moteurs essence à allumage 15 commandé ou non, atmosphériques ou suralimentés, aussi bien qu'aux moteurs Diesel. Pour améliorer l'agrément de conduite procuré par les motorisations, on cherche généralement à bénéficier d'une courbe de couple relativement 20 constante et élevée, surtout à bas régime. Dans un moteur suralimenté, le contrôle du couple à l'intérieur d'une bande de couple de largeur sensiblement constante est facilité, bien qu'il soit nécessaire de conserver un compromis acceptable sur la puissance 25 disponible et la couple à bas régime. On sait en effet, qu'un petit turbo fournira des performances à bas régime élevées, avec des temps de réponse turbo faibles, mais que la puissance sera limitée, à moins d'augmenter le remplissage naturel, 30 grâce à une acoustique calée sur les hauts régimes. Lorsque les exigences de couple à bas régime - 2 croissent, on favorise le remplissage à bas régime (vers 1500 ou 1750 tours moteur par minute, ou même en dessous de ces valeurs), en créant un accord acoustique approprié, grâce à un choix de longueurs judicieux, entre le refroidisseur de suralimentation, et l'entrée de la culasse. Sur les moteurs atmosphériques, une solution pour compenser le déficit de remplissage sur une fréquence (ou un régime) donnée, peut être trouvée dans l'utilisation d'un résonateur à l'admission. Il est aussi possible de recourir à de 1' acoustique variable , système mécanique, en modifiant la longueur des primaires du répartiteur. La présente invention vise à favoriser le remplissage naturel d'un moteur, à la fois sur les bas régimes et sur les hauts régimes, sans artifice mécanique. Dans ce but, elle propose d'adopter des conduits primaires de longueurs différentes. Cette disposition permet notamment de choisir deux longueurs, privilégiant les accords acoustiques recherchés. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque cylindre est relié au plenum par un conduit d'admission primaire court, permettant de faire un accord acoustique avec la réflexion d'ondes sur un organe d'admission, tel qu'un refroidisseur d'air suralimenté, et par un conduit primaire long, permettant de faire un accord avec la réflexion d'ondes sur le volume du plenum. - 3 De préférence, les deux conduits primaires de chaque cylindre partent de chaque côté du plenum, et le primaire long présente un coude passant sous le plenum du collecteur d'admission, ou au dessus de celui-ci. Le moteur concerné peut comporter quatre cylindres en ligne, ou davantage, ou encore plusieurs rangées de cylindres. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe de l'architecture proposée, et - les figures 2 et 3 illustrent le mode de réalisation décrit ci-dessous. Sur la figure 1, apparaît un bloc cylindre de moteur thermique 1 suralimenté, présentant, de manière non limitative, quatre cylindres en ligne 2. Le moteur 1 est alimenté à partir d'une entrée d'air frais 3, suivie d'un filtre à air 4 sur la ligne d'admission 6. La suralimentation du moteur 1 est assurée par un turbocompresseur 7, 8, composé principalement d'un compresseur 7, placé sur la ligne d'admission 6, qui est entraîné par une turbine 8, disposée sur la tubulure d'échappement 18 du moteur. La ligne d'admission 6 présente un refroidisseur de suralimentation 11 en sortie du compresseur, relié par la tubulure d'admission 12 au collecteur d'admission 13. Chaque cylindre 2 est alimenté par deux conduits d'admission primaires 14a, 14b, issus du collecteur - 4 d'admission 13. Les deux conduits primaires 14a, 14b de chaque cylindre 2, ont une longueur différente. Côté échappement, chaque cylindre est relié par un conduit d'échappement 16 au collecteur d'échappement 17, d'où part une tubulure d'échappement 18, sur laquelle est implantée la turbine 8. Les ondes 9a du primaire court 14a, se réfléchissent sur le refroidisseur 11, tandis que les ondes 9b du primaire long 14b, se réfléchissent sur le plénum 13a. Les conduits courts 14a favorisent ainsi un accord acoustique avec la réflexion d'ondes sur le refroidisseur 11, notamment à bas régime, tandis que les conduits longs 14b favorisent un accord acoustique avec la réflexion d'ondes sur une paroi du plenum 13a, notamment à haut régime. De façon non limitative, le dimensionnement des conduits peut être le suivant : une longueur comprise entre 140 et 160 mm pour les primaires courts 14a, et une longueur comprise entre 350 et 450 mm pour les primaires longs 14b. Des conduits primaires courts, de l'ordre de 140 à 160 mm et de préférence de petit diamètre pour favoriser l'acoustique, permettent de bien remplir le moteur à bas régime. Les conduits primaires longs 14b, de plus gros diamètre permettent de créer une réflexion d'onde principalement sur le régime de la puissance maximale. Ainsi, selon les architectures, une longueur l'ordre de 400 à 450 mm est optimale pour un accord à 5500 tours par minute. Sur la figure 2, on voit que le collecteur d'admission 13 délimite un plenum de répartition unique 13a, sans paroi de partition interne, commun à - 5 tous les conduits primaires 14a, 14b de la rangée de cylindres. On voit par ailleurs que L'invention trouve une application privilégiée, mais non exclusive sur un moteur à quatre soupapes par cylindre, avec des conduits d'admission séparés, c'est-à-dire avec une soupape d'admission 17 par conduit. La figure 3 illustre l'architecture préférée de l'invention où les deux conduits primaires 14a, 14b de chaque cylindre partent de chaque côté du plénum 13a; dans ce cas, le conduit d'admission primaire long 14b fait un coude 15, en passant sous le plenum 13a, ou en variante, au dessus de celui-ci. En résumé, chaque cylindre est alimenté par deux conduits d'admission primaires de longueurs de primaire différentes, dont un primaire 14a de longueur L1 dimensionné pour favoriser l'accord acoustique à bas régime, alimente en air une soupape d'admission 17, tandis que l'autre soupape 17 est alimentée par un primaire 14bde longueur de primaire L2, avec L2 > Li, dimensionné pour favoriser l'accord acoustique à haut régime. Grâce à cette disposition, on bénéficie d'un accord acoustique sur le remplissage naturel, à la fois à haut et bas régime. Pour une même pression dans le collecteur d'admission, il est ainsi possible d'augmenter les performances du moteur, sans modifier le turbocompresseur. A titre d'exemple, en partant d'une référence de base de 155 kW pour la puissance maximum, et de 250 Nm à 1500 tours minute, la mise en ouvre de l'invention permet de faire passer la puissance à 160 kilowatts sans augmenter la pression de suralimentation, soit une amélioration du remplissage corrigé de 3,6%, tandis que le couple disponible à 1500 tours minute affiche pour sa part une très légère déchéance, inférieure à de 1,0 Nm. Les avantages de l'invention sont nombreux. Parmi ceux-ci, on peut citer : - sur les moteurs atmosphériques, comme sur les moteurs suralimentés, le bénéfice d'un accord acoustique à la fois sur les bas régimes et les hauts régimes, qui permet d'améliorer les performances et d'augmenter le couple sans artifice mécanique, et - dans le cas particulier des moteurs suralimentés, davantage de souplesse dans le turbocompresseur, de manière à favoriser au réglage moteur, les performances à bas régimes. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'admission pour moteur thermique comprenant au moins une rangée de cylindres (2) alimentés chacun par deux conduits d'admission primaires (14a, 14b) issus d'un collecteur d'admission (13) relié par une tubulure d'admission (12) commune à des moyens d'alimentation en air (4, 8, 11) du moteur, qui délimite un plenum de répartition unique (13a) sans paroi de partition interne, commun à tous les conduits primaires de la rangée de cylindres, caractérisé en ce que les deux conduits primaires (14a, 14b) de chaque cylindre (2)ont une longueur différente. 2. Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cylindre (2) est relié au plenum (13a) par un conduit d'admission primaire court (14a) permettant de faire un accord acoustique avec la réflexion d'ondes sur un organe d'admission (11), et par un conduit primaire long (14b) permettant de faire un accord avec la réflexion d'ondes sur une paroi du plenum (13a). 3. Dispositif d'admission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux conduits primaires (14a, 14b) de chaque cylindre (2) partent de chaque côté du plenum (13a). 4. Dispositif d'admission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le conduit d'admission primaire long (14b) présente un coude (15) passant sous le plenum (13a) du collecteur d'admission (13).- 8 5. Dispositif d'admission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le conduit d'admission primaire long (14b) présente un coude (15) passant au dessus du plenum (13a) du collecteur d'admission (13). 6. Dispositif d'admission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits primaires courts (14a) ont une longueur comprise entre 140 et 160 mm. 7. Dispositif d'admission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits primaires longs (14b) ont une longueur comprise entre 350 et 450 mm. 8. Dispositif d'admission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'admission (11) est un refroidisseur d'air de suralimentation. 9 Moteur thermique présentant un ensemble d'au moins quatre cylindres en ligne, caractérisé en ce qu'il présente un dispositif d'admission conforme à l'une des revendications précédentes. 10 Moteur thermique présentant deux rangées de cylindres en ligne, caractérisé en ce qu'il présente caractérisé en ce qu'il présente un dispositif d'admission conforme à l'une des revendications 1 à 8.