FR2613426A1 - Motorised propulsion unit with rows of cylinders in V configuration - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les moteurs à deux rangées de cylindres en V pouvant être intégrés, notamment, à des groupes motopropulseurs disposés transversalement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. The present invention relates to engines with two rows of V-shaped cylinders which can be integrated, in particular, into powertrains arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle.
Dans de tels moteurs, le dispositif d'admission est en général disposé dans le volume compris entre les deux branches du V, tandis que le dispositif d'échappement est disposé à l'extérieur de ce volume. En d'autres termes, les conduits d'admission débouchent sur les faces des culasses dirigées vers l'intérieur des branches du V, tandis que les conduits d'échappement s'étendent à partir des faces de ces memes culasses dirigées vers l'extérieur des branches du V. Les conduits d'échappement de chaque rangée de cylindres sont reliés à deux tubulures d'échappement séparées disposées de part et d'autre du moteur et qui peuvent être soit maintenues séparées, soit regroupées en une tuyauterie unique, reliée à un tuyau et à un pot d'échappement communs. In such engines, the intake device is generally disposed in the volume between the two branches of the V, while the exhaust device is disposed outside this volume. In other words, the intake ducts open onto the faces of the cylinder heads directed towards the inside of the branches of the V, while the exhaust ducts extend from the faces of these same cylinder heads directed towards the outside. branches of the V. The exhaust ducts of each row of cylinders are connected to two separate exhaust pipes arranged on either side of the engine and which can be either kept separate, or grouped together in a single pipe, connected to a common pipe and exhaust.
L'utilisation de tels moteurs pose un certain nombre de problèmes. notamment lorsque le groupe motopropulseur doit être disposé transversalement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. Ces problèmes sont notamment les suivants
- Il est difficile de faire passer sous le moteur la tubulure d'échappement de la rangée de cylindres située le plus en avant et de la raccorder à la tubulure d'échappement arrière, dans une zone où se trouvent déjà la crémaillère de direction et le mécanisme de commande de la boite de vitesses.The use of such motors poses a number of problems. in particular when the powertrain must be arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle. These include:
- It is difficult to pass the exhaust manifold of the most forward row of cylinders under the engine and to connect it to the rear exhaust manifold, in an area where the steering rack and the gearbox control mechanism.
- Les tubulures d'échappement des deux rangées de cylindres ont des longueurs très différentes, ce qui entraine un accord difficile à réaliser et un défaut de régularité de fonctionnement du moteur
- lorsqu'un pot catalytique est. utilisé, la distance le séparant des sorties d'échappement des culasses est nécessairement grande, au moins pour l'une des tubulures, ce qui nuit au bon fonctionnement dudit pot
- lorsque les deux tubulures sont regroupées et reliées à un même tuyau d'échappement, il est souhaitable de pouvoir disposer une rotule au voisinage de cette zone de raccordement.Dans la configuration connue, cette rotule devant se trouver nécessairement après le regroupement des deux tubulures, est très éloignée de l'axe d'inertie transversal du moteur, ce qui n'est pas favorable
- Un tel agencement se prête mal à l'implantation d'un turbo-compresseur
- Un moteur ainsi équipé et disposé transversalement a un encombrement suivant la direction longitudinale du véhicule, qui est très important, puisqu'augmenté de l'encombrement des conduits et tubulures d'échappement de part et d'autre du moteur.- The exhaust pipes of the two rows of cylinders have very different lengths, which results in a difficult agreement to achieve and a malfunction of engine operation
- when a catalytic converter is. used, the distance separating it from the cylinder head exhaust outlets is necessarily large, at least for one of the pipes, which affects the proper functioning of said pot
- when the two pipes are grouped together and connected to the same exhaust pipe, it is desirable to be able to have a ball joint in the vicinity of this connection zone. In the known configuration, this ball joint must necessarily be found after the grouping of the two pipes , is very far from the transverse axis of inertia of the motor, which is not favorable
- Such an arrangement does not lend itself well to the installation of a turbo-compressor
- An engine thus equipped and arranged transversely has a size in the longitudinal direction of the vehicle, which is very important, since increased the size of the exhaust ducts and pipes on either side of the engine.
Le but de cette invention est de proposer un moteur à deux rangées de cylindres en V, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui soit donc particulièrement adapté à pouvoir être intégré à un groupe motopropulseur disposé transversalement. The object of this invention is to provide an engine with two rows of V-shaped cylinders, which does not have the drawbacks mentioned above and which is therefore particularly suitable for being able to be integrated into a powertrain arranged transversely.
A cet effet l'invention a pour objet un groupe motopropulseur comprenant un moteur à deux rangées de cylindres disposées en V et formant les deux branches de ce V, et un dispositif de transmission entrainé par le moteur et adapté pour entrainer des roues motrices d'un véhicule, chaque rangée de cylindres du moteur comprenant une culasse, un dispositif d'admission disposé dans le volume compris entre les branches du V, et un dispositif d'échappement comportant des conduits d'échappement s'étendant à partir des culasses de chaque rangée de cylindres du moteur, caractérisée en ce que les conduits d'échappement sont également situés dans le volume délimité entre les branches du V, entre le moteur proprement dit et le dispositif d'admission. To this end, the subject of the invention is a powertrain comprising an engine with two rows of cylinders arranged in a V and forming the two branches of this V, and a transmission device driven by the engine and suitable for driving driving wheels of a vehicle, each row of engine cylinders comprising a cylinder head, an intake device disposed in the volume between the branches of the V, and an exhaust device comprising exhaust ducts extending from the cylinder heads of each row of engine cylinders, characterized in that the exhaust ducts are also located in the volume delimited between the branches of the V, between the engine itself and the intake device.
Suivant d'autres caractéristiques
- les conduits d'échappement débouchent dans deux tubulures d'échappement disposées parallèlement aux rangées de cylindres, jusqu'au niveau du dispositif de transmission disposé en bout du moteur
- les deux tubulures d échappement se raccordent à un meme tuyau d'échappement par l'intermédiaire d'un joint à rotule disposé à proximité de l'axe d'inertie du groupe motopropulseur
- le groupe étant disposé transversalement dans un véhicule automobile, les tubulures d'échappement sont coudées en direction de l'arrière du véhicule, au voisinage de leur extrémité raccordée au tuyau d'échappement, et la rangée de cylindres disposée le plus en arrière, est déçalée par rapport à l'autre rangée de cylindres, suivant une direction transversale, dans une direction opposée à celle où se trouve le dispositif de transmission
- les tubulures d'échappement constituent un collecteur raccordé à la turbine d'un turbo-compresseur disposé au-dessus du dispositif de transmission et dont l'axe est sensiblement perpendiculaire au plan de symétrie du moteur
- les tubulures d'échappement sont solidai res l'une de l'autre et maintenues par rapport au moteur au moyen de tiges en métal élastique fixées sur le bloc-cylindres du moteur et s'étendant sensiblement dans le plan de symétrie de celui-ci
- les tubulures d'échappement sont enveloppées d'une gaine thermiquement isolante.According to other characteristics
- the exhaust ducts open into two exhaust pipes arranged parallel to the rows of cylinders, up to the level of the transmission device located at the end of the engine
- the two exhaust pipes are connected to the same exhaust pipe by means of a ball joint placed near the axis of inertia of the powertrain
the group being arranged transversely in a motor vehicle, the exhaust pipes are bent towards the rear of the vehicle, in the vicinity of their end connected to the exhaust pipe, and the row of cylinders arranged furthest back, is offset relative to the other row of cylinders, in a transverse direction, in a direction opposite to that in which the transmission device is located
- the exhaust pipes constitute a manifold connected to the turbine of a turbo-compressor placed above the transmission device and whose axis is substantially perpendicular to the plane of symmetry of the engine
- the exhaust pipes are secured to one another and held relative to the engine by means of elastic metal rods fixed on the engine cylinder block and extending substantially in the plane of symmetry thereof- this
- the exhaust pipes are wrapped in a thermally insulating sheath.
L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel
la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un groupe motopropulseur selon l'invention, disposé transversalement dans un véhicule
la figure 2 est une vue de dessus du groupe motopropulseur de la figure 1, le dispositif d'admission étant omis
la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 d'une variante
la figure 4 est une vue en coupe d'une autre variante prise suivant une ligne 4-4 de la figure 3.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, given solely by way of example and in which
Figure 1 is a schematic side elevational view of a powertrain according to the invention, arranged transversely in a vehicle
Figure 2 is a top view of the powertrain of Figure 1, the intake device being omitted
Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 of a variant
FIG. 4 is a sectional view of another variant taken along a line 4-4 of FIG. 3.
On a représenté aux figures 1 et 2 un premier mode de réalisation d'un agencement selon l'invention. Un groupe motopropulseur M est disposé transversalement dans le compartiment avant moteur d'un véhicule. Ce groupe comprend un moteur proprement dit en V, c'est-à-dire comprenant deux rangées de cylindres formant les deux branches d'un V. Le moteur comprend de façon classique un bloc-cylindres 10 surmonté d'une culasse 11 pour chaque rangée de cylindres et auquel est accolé un dispositif de transmission comprenant une boite de vitesses 12 et un différentiel 13 à partir duquel s'étendent deux arbres 14 reliés aux roues motrices du véhicule (non représentées). There is shown in Figures 1 and 2 a first embodiment of an arrangement according to the invention. A powertrain M is arranged transversely in the front engine compartment of a vehicle. This group comprises an actual V-shaped engine, that is to say comprising two rows of cylinders forming the two branches of a V. The engine conventionally comprises a cylinder block 10 surmounted by a cylinder head 11 for each row of cylinders and to which is attached a transmission device comprising a gearbox 12 and a differential 13 from which extend two shafts 14 connected to the drive wheels of the vehicle (not shown).
On a désigné sur le dessin par X-X l'axe du vilebrequin du moteur, Y-Y l'axe des arbres de sortie du différentiel, par I l'axe d'inertie transversal du groupe et par S le plan de symétrie du moteur. Ce dernier est équipé d'un dispositif d'admission désigné dans son ensemble par la référence 15 et qui peut être de tout type convenable, à carburateur ou à injection. The axis of the engine crankshaft is designated by X-X, Y-Y the axis of the differential output shafts, by I the transverse axis of inertia of the group and by S the plane of symmetry of the engine. The latter is equipped with an intake device designated as a whole by the reference 15 and which can be of any suitable type, carburetor or injection.
Ce dispositif est relié par des conduits d'admission 16 à chacun des cylindres et l'ensemble d'admission est disposé, comme connu en soi dans la partie supérieure du volume délimité entre les deux rangées de cylindres ou en d'autres termes entre les deux branches du V.This device is connected by intake ducts 16 to each of the cylinders and the intake assembly is arranged, as known per se in the upper part of the volume delimited between the two rows of cylinders or in other words between the two branches of V.
Selon l'invention, les conduits d'échappement 17 associés aux deux rangées de cylindres. According to the invention, the exhaust pipes 17 associated with the two rows of cylinders.
s'étendent à partir des faces des culasses disposées à l'intérieur des branches du V, entre le moteur et le dispositif d'admission. Ces conduits d'échappement débouchent dans deux tubulures 18 qui s'étendent parallèlement aux deux rangées de cylindres, jusque dans une zone située à peu près au droit du dispositif de transmission. Dans cette zone, les tubulures d'admission sont coudées et raccordées par une liaison à rotule 19 à un tuyau d'échappement 20 lui-même relié à un dispositif d'échappement connu en soi. La rotule 19 est disposée à proximité de l'axe d'inertie I du groupe motopropulseur.extend from the faces of the cylinder heads arranged inside the branches of the V, between the engine and the intake device. These exhaust ducts open into two pipes 18 which extend parallel to the two rows of cylinders, as far as an area situated approximately at the right of the transmission device. In this zone, the intake pipes are bent and connected by a ball joint 19 to an exhaust pipe 20 itself connected to an exhaust device known per se. The ball joint 19 is arranged near the axis of inertia I of the power train.
Les deux tubulures d'échappement sont de préférence solidaires l'une de l'autre et réunies par un voile central 21 par lequel elles sont reliées au moteur. De préférence. cette liaison est réalisée par plusieurs tiges 22 réalisées en métal élastique et présentant une longueur relativement importante, ces tiges étant fixées à une extrémité au bloc-cylindres et à leur autre extrémité sur le voile 21, par exemple au moyen de liaisons à filetage. The two exhaust pipes are preferably integral with one another and joined by a central web 21 by which they are connected to the engine. Preferably. this connection is made by several rods 22 made of elastic metal and having a relatively large length, these rods being fixed at one end to the cylinder block and at their other end to the web 21, for example by means of threaded connections.
De préférence, les tiges 22 sont disposées dans le plan de symétrie S du moteur. Preferably, the rods 22 are arranged in the plane of symmetry S of the engine.
Par ailleurs, et comme représenté à la figure *, un joint compressible 23 peut être disposé à l'interface entre chaque conduit d'échappement et la culasse adjacente. Furthermore, and as shown in Figure *, a compressible seal 23 may be disposed at the interface between each exhaust duct and the adjacent cylinder head.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le moteur est équipé d'un turbo-compresseur~30 0 dont la partie turbine 31 est reliée aux tubulures d'échappement isba, les gaz sortant dé cette turbine par un tuyau 32 lui-meme relié par une liaison à rotule 33 à un tuyau d'échappement classique 34. Le turbo-compresseur est disposé au-dessus du dispositif de transmission, et son axe est perpendiculaire au plan de symétrie du moteur. Le compresseur 35 de cet ensemble est de façon connue placé sur le circuit d'admission du moteur, la majeure partie de ce circuit ayant été omise sur la figure 3. On retrouve par ailleurs dans cette variante la même disposition d'ensemble des conduits et des tubulures d'échappement, déjà décrite à propos des figures 1 et 2. In the embodiment of FIG. 3, the engine is equipped with a turbo-compressor ~ 30 0, the turbine part 31 of which is connected to the isba exhaust pipes, the gases leaving this turbine by a pipe 32 itself connected by a ball joint 33 to a conventional exhaust pipe 34. The turbo-compressor is arranged above the transmission device, and its axis is perpendicular to the plane of symmetry of the engine. The compressor 35 of this assembly is in a known manner placed on the intake circuit of the engine, the major part of this circuit having been omitted in FIG. 3. In this variant, we also find the same overall arrangement of the conduits and exhaust pipes, already described in connection with FIGS. 1 and 2.
La figure 4 illustre un mode de réalisation dans lequel les conduits et tubulures d'échappement sont calorifugés. Un tel calorifugeage est souhaitable, pour éviter une surchauffe de l'intérieur du moteur ainsi que pour améliorer le fonctionnement d'un pot catalytique équipant éventuellement le circuit d'échappement. FIG. 4 illustrates an embodiment in which the exhaust ducts and pipes are insulated. Such insulation is desirable, to avoid overheating of the interior of the engine as well as to improve the operation of a catalytic converter possibly fitted to the exhaust circuit.
Ce calorifugeage peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple au moyen d'un écran thermique en tôle ou d'une plaque sandwich ou encore d'un gainage isolant. This thermal insulation can be carried out by any known means, for example by means of a sheet metal heat shield or a sandwich plate or else an insulating sheathing.
On a représenté à la figure 4 un enrobage complet de la tubulure avec un matériau isolant 36. FIG. 4 shows a complete coating of the tubing with an insulating material 36.
Etant donné que les vis de fixation centrales verticales suppriment les brides usuelles-de fixation sur la culasse, ainsi que tous les problèmes d'accessibilité liés à la présence de telles brides, il est possible de constituer un bloc massif dans lequel les tubulures sont totalement intégrées. Ce bloc peut être obtenu par injection d'un matériau isolant dans un moule dans lequel les tubulures ont été préalablement introduites, ou encore être constitué par deux éléments complémentaires venant s'emboiter de part et d'autre des tubulures et des conduits d'échappement.Since the vertical central fixing screws eliminate the usual flanges-of fixing on the cylinder head, as well as all the problems of accessibility linked to the presence of such flanges, it is possible to constitute a solid block in which the pipes are completely integrated. This block can be obtained by injecting an insulating material into a mold into which the pipes have been previously introduced, or alternatively be constituted by two complementary elements coming to fit on either side of the pipes and exhaust ducts. .
L'agencement que l'on vient de décrire répond bien aux objectifs fixés. En effet
- la disposition- des conduits et des tubulures d'échappement dans le volume compris entre les deux rangées de cylindres et le dispositif d'admission permet d'avoir des longueurs d'échappement à peu près identiques pour les deux rangées de cylindres elle permet un regroupement facile des deux tubulures d'échappement et l'implantation d'une rotule en un emplacement optimal, proche de l'axe d'inertie du groupe motopropulseur
- l'encombrement du moteur, suivant la direction longitudinale du véhicule, est réduit puisque cet encombrement est limité à la distance comprise entre les deux points extrêmes des culasses des deux rangées de cylindres et n'est pas augmenté par la présence de conduits et tubulures d'échappement;;
- les faces externes des culasses sont dégagées et peuvent être utilisées, selon les configurations du moteur, pour l'implantation d'injecteurs, de bougies de préchauffage, ou de bougies d'allumage. De même et comme on l'a représenté à la figure 3,l'implantation d'un turbo-compresseur est particulièrement aisée et n'oblige pas par exemple à modifier l'emplacement de la rotule placée sur le tuyau d'échappement. On voit également à la figure 1 que ce dernier peut passer au-dessus de la crémaillère de direction 37 et ne risque pas d'interférer avec le mécanisme de commande de boite de vitesses, non représenté au dessin mais qui se trouve généralement à proximité de cette boite de vitesses, juste derrière le groupe moto-propulseur.The arrangement that we have just described responds well to the objectives set. Indeed
- the arrangement- of the exhaust pipes and tubes in the volume between the two rows of cylinders and the intake device makes it possible to have roughly identical exhaust lengths for the two rows of cylinders it allows easy assembly of the two exhaust pipes and the installation of a ball joint in an optimal location, close to the axis of inertia of the powertrain
- the size of the engine, in the longitudinal direction of the vehicle, is reduced since this size is limited to the distance between the two end points of the cylinder heads of the two rows of cylinders and is not increased by the presence of conduits and pipes exhaust;
- the external faces of the cylinder heads are free and can be used, depending on the engine configurations, for the installation of injectors, glow plugs, or spark plugs. Similarly and as shown in Figure 3, the installation of a turbo-compressor is particularly easy and does not require for example to change the location of the ball joint placed on the exhaust pipe. It can also be seen in FIG. 1 that the latter can pass over the steering rack 37 and is not likely to interfere with the gearbox control mechanism, not shown in the drawing but which is generally located near this gearbox, just behind the powertrain.
Le mode de liaison entre les tubulures d'échappement et le moteur, ainsi que la présence de joints élastiques à l'interface entre les conduits d'échappement et les culasses permet d'absorber les variations dues à la dilatation des différentes pièces et confère à l'ensemble une excellente tenue. The mode of connection between the exhaust pipes and the engine, as well as the presence of elastic seals at the interface between the exhaust pipes and the cylinder heads makes it possible to absorb the variations due to the expansion of the different parts and gives overall excellent hold.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
