Brevet FR2927125A1 — publié le 20090807

- 1 - DISPOSITIF D'ADMISSION D'AIR A CONDUIT DIVISE La présente invention est relative à un conduit d'admission d'air dans un cylindre de moteur à combustion, en particulier pour moteur Diesel à injection directe n'ayant qu'un seul conduit d'admission par cylindre, qui débouche de façon tangentielle dans la chambre de combustion. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion interne, comportant un seul conduit d'admission reliant la culasse du moteur à la zone d'admission dans le cylindre et débouchant tangentiellement dans celui-ci, qui peut être obturé par une soupape d'admission, et une paroi interne de séparation verticale divisant le conduit en deux parties jusqu'à proximité de l'axe de la soupape. Le mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre, ou mouvement de swirl, est un mouvement tourbillonnaire imprimé aux gaz d'admission à leur entrée dans la chambre de combustion. Ce mouvement est nécessaire pour assurer un mélange satisfaisant entre le carburant et les gaz d'admission, notamment dans le cas des moteurs Diesel au moment de la phase d'injection, particulièrement, lorsque le moteur fonctionne à faible charge. On parle ainsi de rapport de swirl, pour caractériser le rapport de la vitesse de rotation de l'air dans le cylindre, à la vitesse de rotation du moteur. - 2 - On définit par ailleurs la perméabilité d'un cylindre de moteur à combustion interne, comme le rapport entre le débit d'air qui aurait été admis dans des conditions idéales, c'est-à-dire sans pertes de charge, et le débit effectivement admis dans me cylindre. Lors du dimensionnement d'un moteur, on peut viser à optimiser son fonctionnement à pleine charge, où le swirl n'est pas prioritaire, ou au contraire rechercher une valeur de swirl plus favorable aux faibles charges, mais diminuant la perméabilité. Un compromis est donc recherché entre le swirl et la perméabilité. Par la publication EP 1 247 957, on connaît un dispositif d'admission à conduit tangentiel, qui permet d'obtenir naturellement un niveau de swirl suffisant associé à une perméabilité élevée, au travers de la présence d'une paroi de séparation verticale sur toute la longueur du conduit d'admission. Cette paroi fixe, peut être réalisée brute de fonderie, ou rapportée à la coulée. Elle contribue à un meilleur remplissage du moteur, pour les charges élevées de celui-ci. Cette plaque a donc un effet positif sur la perméabilité, sur tous les points de fonctionnement du moteur. Toutefois, le flux du conduit intérieur a moins d'impact sur le swirl, que celui du conduit extérieur, car il débouche dans une zone moins périphérique du cylindre, que celui-ci. La présente invention vise à optimiser la trajectoire du flux d'air à son arrivée dans la chapelle d'admission, en recherchant, pour l'ensemble de celui-ci ,une trajectoire encore plus favorable au swirl, sans modifier l'architecture générale du conduit et l'implantation de la plaque de séparation. Dans ce but, elle propose que le profil des deux parties du conduit soit différencié aux abords de la chapelle d'admission, de manière à introduire une dissymétrie, entre les deux parties des deux flux d'air débouchant dans la chambre. Cette dissymétrie crée une interaction entre les 10 deux flux aérodynamiques, propre à accroître le swirl, sans dégrader la perméabilité. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie intérieure du conduit par rapport à l'axe de soupape, peut présenter à son arrivée dans la 15 zone d'admission, un tremplin propre à décoller le flux vers l'avant de la soupape, dans le sens de l'écoulement. Un tel tremplin peut avantageusement être situé dans la zone de raccord entre la partie de séparation verticale, et la chapelle d'admission. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 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 : 25 - la figure 1 correspond à une coupe longitudinale d'un conduit d'admission tangentiel, passant pas un plan diamétral de celui-ci, - la figure 2 est une coupe verticale du même conduit, et - 4 - - la figure 3 est une coupe transversale du conduit selon A-A de la figure 2. Sur les figures, on a représenté selon trois coupes différentes le même un dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion interne, comportant un seul conduit d'admission 1 reliant la culasse du moteur (non représentée), à sa zone d'admission 2 (ou chapelle 2), dans le cylindre 3. Le conduit 1 débouche tangentiellement dans le cylindre, et il peut être obturé par une soupape d'admission 4, actionnée par l'intermédiaire de sa tige de soupape 4a. Une paroi interne de séparation verticale 6 divise le conduit en deux parties la, lb, jusqu'à proximité de l'axe de la soupape 4a. Les figures 2 et 3 mettent en évidence la présence d'un tremplin 7, situé dans la zone de raccord entre la paroi de séparation verticale, et la chapelle d'admission, dont l'emplacement est indiqué sur la figure 1. Ce tremplin n'est présent que dans la partie intérieure lb du conduit, qui présente ainsi à son arrivée dans la zone d'admission 2, une surélévation 7, propre à décoller le flux vers l'avant de la soupape, dans le sens de l'écoulement. Le profil des deux parties la, lb du conduit 1, est ainsi différencié, aux abords de la chapelle d'admission 2. La figure 2 montre comment le tremplin 7 fait décoller le flux vers l'avant de la soupape dans le sens de l'écoulement. Plus précisément, le tremplin 7 est propre à faire décoller le flux qui arrive vers le bas du - 5 - conduit, pour le dévier vers la partie avant de la soupape considérée dans le sens de l'écoulement et le projeter dans la zone la plus proche du fût. On voit sur ce schéma, qu'une partie du flux, qui arrive vers le bas du conduit, est dévié vers la partie avant de la soupape (considérée dans le sens général d'écoulement), alors, qu'en l'absence de tremplin, elle aurait pénétré dans le cylindre par la zone arrière de la soupape. Une autre caractéristique du dispositif est mise en évidence sur la figure 3 : la forme dissymétrique du conduit extérieur la, en coupe transversale, qui vise à favoriser davantage encore, l'arrosage de la zone avant de la soupape. Le tremplin a ainsi une forme dissymétrique pour favoriser l'arrosage de la zone avant de la soupape. Il est plus élevé à l'écart de la paroi de séparation verticale 2, qu'à proximité de celle-ci, cette disposition particulière orientant encore plus le flux d'air vers un secteur angulaire de la soupape 4 proche du fût du cylindre (voir figure 1). La dissymétrie du tremplin peut être créée directement sur l'empreinte du noyau de sable servant à la modélisation du conduit d'admission. En conclusion, la présente invention s'appuie sur des changements de géométrie du brut des conduits d'admission. Elle s'applique à tout conduit d'admission tangentiel, séparé en deux parties par une paroi verticale (que celle-ci soit brute de fonderie, ou insérée à la coulée), et consiste à optimiser la forme de la partie intérieure du conduit, par rapport au cylindre, - 6 c'est-à-dire celle qui débouche le plus près de l'axe de celui-ci. Elle permet d'améliorer le compromis swirl / perméabilité, sur toute la plage de fonctionnement du moteur, avec un effet de plus en plus significatif, lorsqu'on se rapproche de la configuration swirl minimum (débit maximum dans la partie intérieure du conduit). Comme indiqué plus haut, la présence du tremplin dans la partie intérieure du conduit entraîne un décollement du flux d'air empruntant celle-ci. Ce flux d'air est projeté sur l'avant de la soupape dans la zone la plus proche du fût avec une direction tangentielle à la paroi du cylindre. Dans ces conditions, le niveau de swirl s'accroît, sans que la perméabilité du conduit ne soit fortement dégradée. L'arrosage de la partie avant de la soupape compense en partie la perte de perméabilité due au décollement. Ce gain est plus sensible pour une faible obturation du conduit, où le niveau de swirl est peu élevé. Enfin, il faut souligner qu'aucune modification n'est apportée à la forme générale du conduit, et que l'effet recherché est obtenu en limitant la hauteur du tremplin, à un ou deux millimètres. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'admission d'air pour moteur à combustion interne, comportant un seul conduit d'admission (1) reliant la culasse du moteur à la zone d'admission (2) dans le cylindre (3) et débouchant tangentiellement dans celui-ci, qui peut être obturé par une soupape d'admission 4), et une paroi interne de séparation verticale (6) divisant le conduit en deux parties (la, lb) jusqu'à proximité de l'axe (4a) de la soupape, caractérisé en ce que le profil des deux parties (la, lb) du conduit, est différencié aux abords de la chapelle d'admission (2). 2. Dispositif d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie intérieure (lb) du conduit par rapport à l'axe de soupape (4a) présente à son arrivée dans la zone d'admission (2) un tremplin (7) propre à faire décoller le flux qui arrive vers le bas du conduit pour le dévier vers la partie avant de la soupape considérée dans le sens général de l'écoulement et le projeter dans la zone la plus proche du fût. 3. Dispositif d'admission selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tremplin (7) est situé dans la zone de raccord entre la paroi de séparation verticale (2), et la chapelle d'admission (2). 4. Dispositif d'admission selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la hauteur du tremplin (7) est limitée à un ou deux millimètres.- 8 - 5. Dispositif d'admission selon la revendication, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le tremplin (7) a une forme dissymétrique pour favoriser l'arrosage de la zone avant de la soupape (4). 6. Dispositif d'admission selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tremplin (7) est plus élevé à l'écart de la paroi de séparation verticale (2), qu'à proximité de celui-ci. 7. Dispositif d'admission selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce la dissymétrie du tremplin (7) oriente le flux d'air vers un secteur angulaire de la soupape (4) proche du fût du cylindre. 8. Dispositif d'admission selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la dissymétrie du tremplin (7) est réalisée directement sur l'empreinte du noyau de sable servant à la modélisation du conduit d'admission.