Brevet FR2957121A1 — publié le 20110909

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'admission d'air pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. Etat de la technique Un tel dispositif d'admission d'air comporte classiquement un collecteur d'admission qui est fixé à une bride de la culasse de cylindre du moteur et est muni d'une série de tubes d'admission respectivement associés à un canal d'admission de la culasse de cylindre. Chaque canal d'admission débouche dans l'un des cylindres 10 du moteur de façon à permettre son alimentation en air ou le cas échéant en un mélange air/ carburant. Il est connu que dans les moteurs à combustion interne, il est avantageux d'optimiser le mouvement de l'air alimentant les cylindres dans des conditions de faible charge, en particulier au démarrage du mo- 15 teur, de façon à optimiser la combustion du carburant et à réduire les émissions de gaz nocifs. A cet effet, il a déjà été proposé conformément au document EP 1 157 200 B1 un dispositif d'admission d'air du type susmentionné dans lequel les canaux d'admission sont subdivisés en deux tronçons par 20 une cloison de séparation au niveau de leur zone de jonction avec les tubes d'admission, dans laquelle ils sont essentiellement parallèles. L'un de ces tronçons de canal ou tronçon inférieur peut ainsi être fermé par un volet d'obturation mobile autour d'un axe transversal équipant le collecteur d'admission au niveau de cette zone de jonc- 25 tion, ce en fonction des conditions de charge du moteur. On connaît également conformément au document DE 20 2007 013 151 U 1 un dispositif d'admission d'air du type susmentionné dans lequel tous les volets d'obturation équipant le collecteur d'admission sont réalisés en matériau synthétique et sont montés solidai- 30 rement sur un axe de rotation transversal commun matérialisé par des segments d'axes reliant les différents volets, réalisés eux aussi en matériau synthétique et entourés par des manchons métalliques permettant leur rotation dans des paliers. Une telle configuration présente toutefois l'inconvénient 35 d'avoir une rigidité insuffisante, ce malgré un encombrement important et la nécessité de mettre en oeuvre des organes d'entrainement de relative-ment gros diamètre. 2 But de l'invention La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'admission d'air du type susmentionné de nature à permettre de remédier aux inconvénients des dispositifs de ce type actuellement proposés sur le marché, en particulier à améliorer la combustion aux faibles charges du moteur en favorisant les phénomènes de tourbillonnement de façon à transférer dans les chambres de combustion un mélange gazeux aussi homogène que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'admission d'air pour un moteur à combustion interne dans lequel les tubes d'admission du collecteur d'admission ainsi que les canaux d'admission de la culasse de cylindre sont essentiellement parallèles entre eux au ni-veau de leur zone de jonction, et chacun des canaux d'admission est sub- divisé par une cloison de séparation, au niveau de cette zone, en deux tronçons de canal, à savoir un tronçon de canal supérieur et un tronçon de canal inférieur. Le collecteur d'admission est quant à lui équipé, au niveau de la zone de jonction, d'une série de volets d'obturation associés chacun à un tube d'admission et à un canal d'admission pour obturer le tronçon inférieur de ce canal, et montés autour d'un axe de rotation commun s'étendant transversalement dans le collecteur d'admission, solidairement à cet axe. Selon l'invention, un tel dispositif d'admission d'air est ca-25 ractérisé en ce que : - la cloison de séparation de chacun des canaux d'admission se prolonge dans le tube d'admission associé du collecteur d'admission, et - chacun des volets d'admission est mobile en rotation entre d'une part une position d'ouverture dans laquelle il vient se loger dans un évide- 30 ment prévu à cet effet sur la paroi interne du tube d'admission associé, à la partie inférieure de ce tube, de façon à libérer essentiellement la totalité de la section de celui-ci et du canal d'admission associé, et d'autre part une position d'obturation dans laquelle il coopère avec la cloison de séparation de façon à obturer essentiellement le tronçon in- 35 férieur du canal d'admission associé. Conformément à une première variante de l'invention, en position d'obturation, les volets d'obturation viennent en contact avec les cloisons de séparation pour maintenir l'étanchéité à ce niveau de sorte 3 qu'il n'y ait aucune circulation d'air dans le tronçon inférieur des canaux d'admission. Toutefois, dans de nombreux cas, il n'est pas souhaitable de garantir une parfaite étanchéité au niveau de l'extrémité libre des cloi- sons de séparation, en position d'obturation, et il est au contraire avantageux de maintenir en permanence un faible passage d'air dans le tronçon inférieur des canaux d'admission. A cet effet, et selon une variante préférentielle de l'invention, en position d'obturation, les volets d'obturation viennent se placer en regard du tronçon inférieur des canaux d'admission, sans être en contact avec l'extrémité libre des cloisons de séparation, de façon à maintenir une fente de fuite à ce niveau. Une telle configuration présente l'avantage de favoriser les phénomènes de tourbillonnement et de turbulence grâce à la réaspiration de l'air dans les canaux d'admission, et de surcroît de réduire les pertes de charge. Selon l'invention, les volets d'obturation sont de préférence constitués par des éléments en matériau synthétique réalisés par moulage et constitués chacun par une plaquette centrale constituant le volet d'obturation proprement dit, et par deux étriers latéraux essentiellement triangulaires permettant la fixation de cette plaquette centrale sur l'axe de rotation. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'axe de rotation sur lequel sont fixés les volets d'obturation est un axe métallique continu qui est monté sur des paliers en matériau synthétique solidaires du collecteur d'admission et s'étend transversalement essentiellement à la partie médiane des tubes d'admission, en regard de l'extrémité libre des cloisons de séparation, et le cas échéant des fentes de fuite. Une telle configuration dans laquelle les volets d'obturation sont de préférence surmoulés sur l'axe métallique présente l'avantage d'être très rigide, peu encombrante et en outre de permettre l'utilisation d'organes d'entraînement de faible diamètre. Toutefois, la présence de segments de l'axe de rotation 35 s'étendant au travers des tubes d'admission crée un obstacle à la circulation de l'air aspiré. Par suite, pour qu'une telle configuration donne toute satisfaction, il est nécessaire que ces segments de l'axe de rotation soient le 4 plus « transparents » possible de façon à réduire au maximum les pertes de charge. Le positionnement de l'axe de rotation en regard de l'extrémité libre des cloisons de séparation et le cas échéant des fentes de 5 fuite permet déjà de réduire les pertes de charge. Dans ce but, il est de surcroît proposé, conformément à une autre caractéristique de l'invention, d'équiper l'axe de rotation de méplats au droit des tubes d'admission de façon à réduire au maximum sa section de nature à s'opposer à la circulation de l'air aspiré. 10 Dessins Les caractéristiques du dispositif d'aspiration d'air qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif d'admission d'air 15 conforme à la variante préférentielle de l'invention au niveau de la zone de jonction d'un tube d'admission et d'un canal d'obturation, - la figure 2 est une vue en perspective d'un axe de rotation portant une série de volets d'obturation. Description d'un mode de réalisation de l'invention 20 Selon la figure 1, le dispositif d'admission d'air comporte un collecteur d'admission 1 fixé à une bride 2 de la culasse de cylindre 3 du moteur. Ces éléments sont représentés de façon très schématique sur la figure 1. 25 Le collecteur d'admission 1 comporte une série de tubes d'admission 4 associés chacun à un canal d'admission 5 de la culasse de cylindre 3 qui sont tous essentiellement parallèles au niveau de la zone de jonction. Dans la suite de la description de la figure 1, il ne sera fait 30 mention que d'un seul tube d'admission 4 et du canal d'admission 5 associé à ce tube. Bien entendu, les autres tubes d'admission 4 et les autres canaux d'admission 5 du moteur ont une configuration identique. Selon la figure 1, le canal d'admission 5 de la culasse de cy- 35 lindre 3 débouche dans l'un des cylindres du moteur qui n'est pas représenté de façon à permettre son alimentation par de l'air aspiré dans le collecteur d'admission 1 selon la flèche A. Au niveau de sa zone de jonction avec le tube d'admission 4, le canal d'admission 5 est subdivisé par une cloison de séparation 6 en deux tronçons de canal de sections essentiellement identiques, à savoir un tronçon de canal supérieur 50 et un tronçon de canal inférieur 51. 5 Comme représenté sur la figure 1, cette cloison de séparation 6 se prolonge dans le tube d'admission 4 du collecteur d'admission 1 au-delà de la bride 2. Le tube d'admission 4 du collecteur d'admission 1 est par ailleurs équipé d'un volet d'obturation 7 monté autour d'un axe de rota-10 tion 8 solidairement à cet axe. Cet axe de rotation 8 s'étend transversalement dans le col-lecteur d'admission 1, à la partie médiane du tube d'admission 4, en regard de l'extrémité libre 60 de la cloison de séparation 6. Le volet d'obturation 7 est mobile en rotation entre une po-15 sition d'obturation représentée sur la figure 1 et une position d'ouverture non représentée sur cette figure. Selon la figure 1, en position d'obturation, le volet d'obturation 7 est situé en regard du tronçon de canal inférieur 51 du canal d'admission 5 sans être en contact avec la cloison de séparation 6. 20 Une faible proportion de l'air aspiré dans le tube d'admission 4 selon la flèche A peut ainsi pénétrer dans le tronçon de canal d'admission 5 par une fente de fuite 9 située entre le volet d'obturation 7 et l'extrémité libre 60 de la cloison de séparation 6. Le tronçon de canal supérieur 50 du canal d'admission 5 25 est quant à lui totalement libéré. De façon non représentée sur la figure 1, à partir de la position d'obturation, le volet d'obturation 7 peut être déplacé selon la flèche B dans une position d'ouverture dans laquelle il est logé dans un évidement 10 prévu à cet effet sur la paroi interne du tube d'admission 4 de façon à 30 libérer essentiellement la totalité de la section de ce tube 4 et du canal d'admission 5 associé. Selon la figure 2, l'axe de rotation 8 est un axe métallique continu s'étendant transversalement dans le collecteur d'admission 1 à la partie médiane des tubes d'admission 4 comme représenté sur la figure 1. 35 Les volets d'obturation 7 sont constitués par des éléments en matériau synthétique qui sont surmoulés sur l'axe de rotation 8. Ces volets d'obturation 7 sont plus précisément constitués par une plaquette centrale 70 constituant le volet proprement dit et par 6 deux étriers latéraux 71 essentiellement triangulaires permettant la fixation de la plaquette centrale 70 sur l'axe de rotation 8. Comme représenté sur la figure 2, l'axe de rotation 8 est monté sur des paliers en matériau synthétique 11 solidaires du collecteur 5 d'admission 1 qui sont situés entre les volets d'obturation 7. L'axe de rotation 8 est par ailleurs équipé de méplats 12 au droit des tubes d'admission 4 et des volets d'obturation 7 de façon à limiter les pertes de charge. lo NOMENCLATURE 1. Collecteur d'admission 2. Bride 3. Culasse de cylindre 4. Tube d'admission 5. Canal d'admission 6. Cloison de séparation 7. Volet d'obturation l0 8. Axe de rotation 9. Fente de fuite 10. Evidement 11. Palier à glissement 12. Méplats 15 50 Canal supérieur 51 Canal inférieur 60 Extrémité libre de la cloison de séparation 20 70 Plaquette centrale 71 Etriers latéraux 25 REVENDICATIONS1 °) Dispositif d'admission d'air pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres comportant un collecteur d'admission (1) fixé à une bride (2) de la culasse de cylindre (3) du moteur et comportant une série de tubes d'admission (4) respectivement associés à un canal d'admission (5) de la culasse de cylindre (3) débouchant dans l'un des cylindres du moteur de façon à permettre son alimentation en air, les tubes d'admission (4) du collecteur d'admission (1) d'une part et les canaux d'admission (5) de la culasse de cylindre d'autre part étant essentiellement parallèles au niveau de leur zone de jonction, chacun des canaux d'admission étant subdivisé, au niveau de cette zone de jonction en deux tronçons de canal, à savoir un tronçon de canal supérieur (50) et un tronçon de canal inférieur (51) par une cloison de séparation (6), et le collecteur d'admission (1) étant équipé, au niveau de la zone de jonction d'une série de volets d'obturation (7) associés chacun à un tube d'admission (4) et à un canal d'aspiration (5) pour obturer le tronçon inférieur de ce canal et montés autour d'un axe de rotation commun (8) s'étendant transversalement dans le collecteur d'admission (1), solidairement à cet axe, caractérisé en ce que la cloison de séparation (6) de chacun des canaux d'admission (5) se prolonge dans le tube d'admission (4) associé du collecteur d'admission (1), et chacun des volets d'obturation (7) est mobile en rotation entre d'une part une position d'ouverture dans laquelle il vient se loger dans un évidemment (10) prévu à cet effet sur la paroi interne du tube d'admission (4) associé, à la partie inférieure de ce tube, de façon à libérer essentiellement la totalité de la section de celui-ci et du canal d'admission (5) associé, et d'autre part une position d'obturation dans laquelle il coopère avec la cloison de séparation (6) de façon à obturer essentiellement le tronçon inférieur (51) du canal d'admission (5) associé. 2°) Dispositif d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en position d'obturation, les volets d'obturation (7) viennent se placer en regard du tronçon inférieur (51) des canaux d'admission (5) sans être en contact avec l'extrémité libre (60) des cloisons de séparation (6), de façon à maintenir une fente de fuite (9) à ce niveau. 3°) Dispositif d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'axe de rotation (8) sur lequel sont fixés les volets d'obturation (7) est un axe métallique continu qui est monté sur des paliers (11) et s'étend transversalement essentiellement à la partie médiane des tubes d'admission (4) en regard de l'extrémité libre (60) des cloisons de séparation (6) et le cas échéant des fentes de fuite (9). 4°) Dispositif d'admission d'air selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de rotation (8) sur lequel sont fixés les volets d'obturation (7) est équipé de méplats (12) au droit des tubes d'admission (4) de façon à réduire au maximum la perte de charge à ce niveau.15