Brevet FR2010294A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne un moteur à combustion interne à refroidissement par air, comportant un revêtement insonorisant et une soufflerie entraînée par le vilbrequin. L'adaptation de revêtement insonorisant à un moteur 5 à combustion interne entraîne,toujours, en raison de l'empêchement de l'échange thermique entré les" surfaces extérieures du moteur et l'air ambiant, à un accroissement de la température des parois et par conséquent aussi de la température de l'huile, si l'on ne prend pas soin, par l'utilisation simultanée de me-10 sures de refroidissement renforcées, d'améliorer l'évacuation de l'excès de chaleur du moteur. Gela n'a cependant de sens qu'autant que le besoin de puissance accrue pour le refroidissement renforcé se maintient dans des limites économiques et qu'en outre on n'a à enregistrer aucun accroissement appréciable du 15 bruit de la soufflerie, car cet accroissement détruirait en partie les mesures prises pour l'isolement phonique. Etant donné que les solutions proposées à ce jour n'étaient pas de nature à solutionner complètement ce problème, la présente invention a pour objet un moteur à combustion interne 20 du genre sus-mentionné, assurant outre un isolement phonique irréprochable, des conditions de refroidissement sensiblement améliorées. Ce but est atteint, conformément à l'invention par le fait que la totalité de l'air de.refroidissement refoulé par la soufflerie est conduite à l'intérieur d'une enceinte formée 25 entre les surfaces externes du moteur et le revêtement insonorisant dans une chambre de répartition et de celle-ci, sous la forme de courants partiels distincts les uns des autres, sur les surfaces de refroidissement des cylindres et sur les autres pièces à refroidir du moteur. Grâce à la subdivision de l'air de 30 refroidissement en plusieurs courants partiels parallèles suivant la direction de l'écoulement, il se produit, par rapport à des dispositions connues à parcours d'air de refroidissement disposés successivement en séries l'avantage essentiel qui consiste en ce que la pression de la soufflerie n'a pas besoin 35 d'être augmentée et que, par suite, il n'est pas nécessaire d'augmenter la vitesse périphérique du rotor de la soufflerie qui entraînerait un accroissement du bruit» En outre la subdivision de l'air de la soufflerie et le choix des vitesses d'écoulement des divers courants partiels, peuvent se faire exclusive-40 ment en fonction du besoin particulier de refroidissement des 69 18724 2 20■C294 pièces considérées. Le dosage des quantités d'air dans les courants partiels, qui conduisent à des emplacements moins sollicités au point de vue thermique, peut s'effectuer au moyen d'orifices 5 d'étrahglemènt, en sorte que la quantité d'air à refouler par la soufflerie n'a à être augmentée que dans la mesure strictement nécessaire et que la puissance nécessaire à 1'entrainement de la soufflerie demeure dans des limites économiques. Une forme de réalisation préférée de la présente in-10 " vention que l'on envisage avant tout dans les moteurs en ligne, consiste en ce que la soufflerie d'air de refroidissement est disposée en position décalée sur une face frontale du moteur et que la chambre de répartition s'étend à partir de la soufflerie le long d'une paroi latérale du carter de vilebrequin, et que 15 des guidages d'air de refroidissement séparés se ramifient à partir de la chambre de répartition, vers les surfaces de refroidissement des cylindres et des culasses, vers le carter de la chambre de soupapes et vers la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin. Outre le refroidissement efficace des par-20 ties du cylindre et de la culasse du moteur, la paroi du carter de vilebrequin adjacente à la chambre de répartition, et, par l'intermédiaire de la liaison avec le côté opposé du moteur, l'autre paroi du carter de vilebrequin, subissent également un refroidissement intense. De cette manière on peut éviter en tou-25 te sécurité un accroissement inadmissible de la température de l'huile dans le carter de vilebrequin, et il est même possible, dans certaines circonstances, par exemple grâce à la disposition d'ailettes de refroidissement à la partie inférieure du carter de vilebrequin, d'abaisser suffisamment la température de l'hui-30 le du moteur pour qu'il soit inutile de prévoir un dispositif particulier pour le refroidissement de l'huile. Ceci aboutit évidemment' à une économie importante. Les guidages d'air de refroidissement aux cylindres et aux culasses du moteur à combustion.interne, n'ont pas néces-35 sairement besoin d'être des couloirs car,à partir de la chambre de répartition, l'air passe par les sections transversales demeurées libres èntrè les cylindres et.les culasses de cylindres, et "suivant "des courants partiels, à l'autre côté.du moteur. Pour 'une 'faurnfEure simultanée . d ' ai'r de refroidissement à. tous les 40 cylindres, des tôles déflectrices peuvent le cas échéant, ..être 69 18724 3 2010294 insérées dans la chambre de répartition. Pour refroidir les deux côtés du carter de vilebrequin le revêtement insonorisant peut, suivant une autre caractéristique de l'invention, recouvrir aussi la face inférieure, du car-5 ter de vilebrequin ou du bac à huile et l'espace libre qui subsiste entre la face inférieure du carter de vilebrequin ou du bac à huile et le revêtement forme un couloir de guidage de l'air qui va de la chambre de répartition à la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin. Dans ces conditions, le bac à huile 10 qui se situe sous le carter de vilebrequin est compris dans le système de refroidissement, ce qui aboutit à un abaissement notable de la température de l'huile. Conformément à la présente invention on peut également disposer sur le côté frontal du carter de vilebrequin et/ou le 15 cas échéant aussi, sur le côté du carter de vilebrequin voisin du volant, un canal de liaison transversal qui s'étend de la chambre de répartition à l'espace compris entre la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin et la paroi du coffrage qui se trouve en avant de celui-ci. Cette disposition est recom-20 mandable dans les moteurs à combustion interne dans lesquels le bac à huile est lui-même agencé de façon à amortir les bruits. Le revêtement amortisseur du son se termine, dans ce cas, sensiblement à hauteur de la bride de raccordement du bac à huile. Dans les moteurs à combustion interne qui possèdent une 25 soufflerie d'air de refroidissement disposée à une extrémité du vilebrequin, il est, conformément à la présente invention, spécialement avantageux que l'air de refroidissement soit guidé à partir d'un orifice d'entrée disposé sur le côté frontal du moteur qui fait face à la soufflerie, le long des parois du carter de 30 vilebrequin, jusqu'au côté aspiration de la soufflerie et soit envoyé du côté refoulement de la soufflerie, dans la chambre de répartition disposée au-dessus et à partir de laquelle se ramifie un guidage d'air de refroidissement vers la surface de refroidissement du cylindre et de la culasse et vers la chambre de 35 soupape placée au-dessus. Il s'agit donc ici d'une combinaison de la disposition en série de trajets d'air de refroidissement avec subdivision, conforme à l'idée inventive principale, du courant d'air de refroidissement en courants partiels disposés en parallèle. Sur 40 le côté refoulement de la soufflerie on dispose alors pour le 69 18724 4 2010294 refroidissement, des parties des cylindres et des culasses ainsi que de la chambre à soupapes de la totalité du courant de l'air de refroidissement qui dans la zone des parois du carter de vilebrequin, n'a été que modérément préchauffé, sous la forme 5 des courants partiels correspondants. Etant donné que la chute de pression de l'air de refroidissement aspiré à travers l'intervalle compris entre le carter de vilebrequin et son revêtement à isolement sonore, peut être maintenue à une valeur très faible, la puissance de la soufflerie n'a pas besoin d'être sen-10 siblement accrue, en dépit de la succession des parcours d'air de refroidissement disposés en avant et en arrière de la soufflerie. Pour amortir efficacement les sons à fréquence élevée provenant de l'écoulement de l'air de refroidissement, il est 15 recommandable suivant une autre caractéristique de la présente invention, de protéger l'orifice d'entrée et/ou l'orifice de sortie de l'air dans le revêtement insonorisant au moyen d'une enveloppe placée en avant et pourvue d'un revêtement insonorisant. Cette enveloppe peut faire partie du coffrage insonorisant 20 du moteur ou être fixée séparément à ce coffragé. Ce qui est essentiel, c'est que le parcours à absorption du son possède, à l'intérieur de l'enveloppe, une certaine longueur minimale, car la diminution du son dépend, à l'intérieur d'un canal de ce genre, de la longueur de celui-ci, et qu'en outre les parois de 25 ces canaux ne soient pas des parois qui irradient le son, c'est-à-dire, par exemple des parties de la surface du moteur. En outre la largeur du canal ne doit pas dépasser une grandeur qui correspond aux conditions de la diminution du son et on doit prévoir dans le carter des changements de direction qui empêchent 30 le passage direct des sons à haute fréquence. Avantageusement, on peut disposer, conformément à la présente invention, des machines auxiliaires, telles qu'une pompe à injection, une dynamo etc .... , dans le courant d'air de refroidissement, à l'intérieur de l'enceinte formée entre les 35 surfaces externes du moteur et du revêtement. De la sorte, la réverbération du son émis par ces machines auxiliaires est atténuée par le revêtement insonorisant et on veille en même temps â ce que la température de ces machines ne srélève pas d'une manière inadmissible. 40 L'invention va être exposée avec plus de détail ci- 69 18724 2010294 , après à l'aide de formes de réalisation choisies à titre d'exemples et représentées schématiquement au dessin annexé dans lequel : La figure 1 est une coupe transversale d'un moteur à 5 combustion interne à quatre cylindres en série et à refroidissement par air, suivant la présente invention. La figure 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une élévation latérale, partie en 10 coupe du moteur des figures 1 et 2. Les figures 4 et 5 montrent une autre forme de réalisation du moteur conforme à l'invention, la figure 4 étant une coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 5, et la figure 5 une coupe qui correspond à la figure 3. 15 Les figures 4a et 5a sont des coupes partielles de l'extrémité du côté volant d'une forme de réalisation modifiée du moteur suivant les figures 4 et 5. La figure 6 montre une élévation latérale partie en coupe d'un moteur monocylindrique à combustion interne et re-2o froidissement par l'air, conforme à l'invention. La figure 7 est une coupe horizontale de ce moteur suivant la ligne VII-VII de la figure 6. Le moteur à oombustion interne des figures 1 à 3 possède un revêtement insonorisant qui est constitué essentiel-25 lement des pièces de coffrage 1 et 2 adaptées de part et d'autre du moteur d'un couvercle 4 disposé en dessous du bac à huile 3 et un autre couvercle 6 qui ferme vers le haut la boite à soupape 5. Les pièces de coffrage 1. 2, 4 et 6 sont fixées par l'intermédiaire de garnitures insonorisantes 7 aux parties appro-30 priées des parois de moteur à combustion interne. A titre de matériaux pour les pièces de coffrage, on peut envisager les tôles d'acier, les matières plastiques résistant à la chaleur et, le cas échéant aussi, les tôles multicouches (tôles sandwich) . 35 - Les pièces de coffrage précitées forment avec les sur faces externes du carter. de. vilebrequin 3. du , bac; à- huile 3 et . des cylindres 9 ainsi que de,s culasses d§;. cylindre 10, ég^l-ement munies d'ailettes, une enceinte- essentiellement continue, .et étanche par rapport à l'extérieur. Du côté frontaj.. du,moteur 40 on ,a prévu une. soufflerie axiale IL-disposée ,av.ee décalage la- 69 18724: 2010294 ■ téral par rapport au plan longitudinal médian du moteur ; la tubulure d'aspiration 12 est fixée à un orifice frontal 4u coffrage à revêtement insonorisant. La soufflerie 11 est entrainée par l'intermédiaire d'une courroie trapézoïdale, par. le vilebre-5 quin 14 du moteur. La soufflerie 11 est précédée par une boite d'aspiration 15 dont la face interne est munie d'un revêtement insonorisant 16 qui, comme on le voit en particulier par la figure 3, est munie d'un orifice d'admission 17 disposé dans le bas. Sur le côté 10 opposé du moteur à combustion interne on a adapté une boite d'échappement d'air 18 qui est revêtue intérieurement d'un revêtement insonorisant 16. Une cloison de.séparation 19 ayant en coupe transversale sensiblement une forme d'un T, avec une garniture insonorisante, subdivise la boite d'échappement 18 en deux 15 canaux d'échappement 20 disposés symétriquement, présentant deux coudes et se terminant en un orifice d'échappement 21. L'air de refroidissement qui pénètre dans la boite d'aspiration 15 par l'orifice 17, parvient, après un double coude, à la soufflerie 11 et de là, dans la chambre de répartition 22 20 qui se trouve immédiatement en arrière et qui est formée entre l'élément de coffrage 1 et la surface latérale voisine du moteur. De la chambre de répartition 22, l'air de refroidisse-©ent parvient, une fois subdivisé en plusieurs courants partiels parallèles, aux éléments du moteur à combustion interne qui sont 25 à refroidir. Quatre courants partiels sensiblement égaux pénètrent entre des écrans latéraux 23 dans des sections transversales d'écoulement qui demeurent libres entre les cylindres à ailettes 9 et les culasses de cylindre 10 et sont évacués, sur l'autre côté du moteur, à l'air libre, par l'intermédiaire des deux 30 canaux de sortie 20 et des orifices d'échappement 21. D'autres courants partiels pénètrent par l'intermédiaire d'orifices d'étranglement 24 prévus du côté de la face supérieure des cylindres, dans la boit;e à soupapes 5 et parviennent, après avoir dépassé des orifices appropriés 25 également dans la boite 35 . d' échappement,18. ... Un autre courant partiel est guidé vers le bas, .entre l'une des,parois.,latérales 26- du carter de vilebrequin 8 et la pièce .de coffrage,!, et parvient, par l'intermédiaire d.'une fente 27, dans 11intervalle compris entre le bac.à huile .3.et son 40 couvercle de-coffrage 4. Le courant partiel d'air ie refroidis-. 69 18724 2010294 sement balaie donc d'abord la paroi latérale 26, puis la surface du bac à huile 3 et enfin sous la forme d'un courant ascendant, également la paroi latérale opposée 28 du carter de vilebrequin ainsi que la pompe d'injection 29 du moteur, disposée 5 entre la paroi latérale 28 et l'élément de coffrage 2, Par l'intermédiaire d'une fente 30, ce courant partiel parvient aussi à l'air libre par l'intermédiaire de la boite d'échappement 18. En dehors de la pompe d'injection 29, le démarreur 31, qui est disposé à l'intérieur du coffrage, dans la chambre de répartition 10 22, est balayé par l'air de refroidissement. Dans le moteur à combustion interne des figures 4 et 5 ou 4a et 5a le revêtement insonorisant se termine à la bride de raccordement du bac à huile 3 sur le carter de v ilebrequin 8. Pour faire passer l'air de refroidissement de la chambre de 15 répartition 22 à la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin 8, on a prévu, suivant les figures 4 et 5 un canal de liaison transversal 32 s'étendant le long du fond de la boite d'aspiration 15 et ce canal est en liaison, par l'intermédiaire d'orifices 33 et 34 d'une part avec la chambre de répartition 20 22 et d'autre part, avec l'enceinte située en face et formée entre la pièce de coffrage 2 et la paroi latérale du moteur à combustion interne. Dans la variante du moteur des figures 4a et 5a on a disposé du côté du volant des pièces de coffrage 1 et 2, un canal de liaison 32' qui est réuni par 1'intermédiaire 25 d'orifices 33' et 34' avec les intervalles de guidage de l'air précédemment cités. Les flèches dessinées montrent l'écoulement d'air de refroidissement à l'intérieur des éléments visibles du coffrage. Le moteur à combustion interne monocylindrique sui-30 vant les figures 6 et 7 possède une soufflerie d'air de refroidissement 35 disposée à l'extrémité du vilebrequin. Le carter de vilebrequin 36, conjointement avec la soufflerie d'air de refroidissement 35 est entouré d'un coffrage insonorisant réalisé en plusieurs pièces qui, ccnaae dans les formes de réalisation 35 précitées à titre d'exemples, est fixé par des garnitures insonorisantes 7 au moteur à combustion interne. L'air de refroidissement pénètre, par l'intermédiaire de deux orifices d'admission 38 disposés symétriquement sur le côté frontal du moteur d'abord dans un canal 39 agencé en boite d'aspiration, revêtu 40 d'une garniture qui absorbe le son et qui est dirigé vers le 69 18724 2010294 bas, et parvient en léchant longitudinalement les parois du carter de vilebrequin 36, à la soufflerie 35. A partir du côté pression de la soufflerie 35, l'air de refroidissement pénètre dans une chambre de répartition 22' 5 qui se trouve au-dessus et est formée entre le cylindre 40 avec la culasse 41 et un élément de coffrage supérieur 42 qui entoure ces pièces. De la chambre de répartition 22' un courant partiel d'air de refroidissement est conduit sur les surfaces de refroi-10 dissement du cylindre 40 et de la culasse de cylindre 41. Un autre courant partiel parvient, par l'intermédiaire d'orifices d'étranglement 43, dans la chambre à soupapes 45 couverte par un couvercle de coffrage 44, et de là, à l'intérieur d'un canal 47 formé par une cloison verticale de séparation 46, à la pompe 15 d'injection 48. Par l'intermédiaire d'une fente 49 prévue dans la cloison de séparation 46, ce courant d'air de refroidissement se réunit de nouveau aux autres courants partiels guidés vers le bas, dans l'intervalle entre la cloison de séparation 46 et le cylindre 40, et tout l'air est évacué par un orifice d'échappe-20 ment 50 par l'intermédiaire d'une boite de sortie 50 d'évacuation et qui est revêtue d'une garniture insonorisante 51, après un changement de direction unique. Ce qui est commun à toutes les formes de réalisation choisies à titre d'exemple c'est la subdivision du courant d'air 25 de refroidissement en plusieurs courants partiels parallèles, dont les vitesses et les sections d'écoulement sont accordées aux besoins de refroidissement des divers éléments de construction. Bien entendu ce principe fondamental peut se réaliser aussi suivant de nombreuses variantes dans des moteurs à combus-30 tion interne de construction différente. 69 18724 9 2010294 REVENDICATIONS ' 1) - Moteur à combustion interne à refroidissement par air comportant un revêtement insonorisant et une soufflante d'air de refroidissement entraînée par le vilebrequin, caracté- 5 risé par le fait que la totalité de l'air de refroidissement refoulée par la soufflante à l'intérieur d'une enceinte formée * entre les surfaces externes du moteur et le revêtement insonorisant est conduite dans une chambre de répartition et, à partir de cette chambre, en courants partiels sépares les uns des au-10 très, sur les surfaces des cylindres et les autres éléments du moteur qui doivent être refroidis ■> 2) - Moteur à combustion interne suivant la revendication 1) caractérisé par le fait que la soufflante d'air de refroidissement est disposée avec décalage latéral sur un côté 15 frontal du moteur et que la chambre de répartition,, voisine de la soufflante, s'étend le long d'une paroi latérale du carter de vilebrequin, et qu'à partir de la chambre de répartition, des guidages séparés d'air de refroidissement se ramifient vers les surfaces de refroidissement des cylindres et des culasses, vers 20 la boite à soupapes et vers la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin. 3) - Moteur à combustion interne suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que le revêtement insonorisant recouvre également le côté inférieur du carter de vilebrequin et 25 le bac à huile et que l'intervalle libre situé entre le côté in-férieur du carter de vilebrequin ou du bac à huile et le revêtement, forme un canal de guidage de l'air allant de la chambre de répartition à la paroi opposée du carter de vilebrequin. 4) - Moteur à combustion interne suivant la revend!-30 cation 3), caractérisé par le fait que sur le côté frontal et/ou sur le côté volant du carter de vilebrequin on a disposé un canal de liaison à parcours transversal allant de la chambre de répartition à l'intervalle situé entre la paroi latérale opposée du carter de vilebrequin et l'élément de coffrage qui se 35 trouve en avant. 5) - Moteur à combustion interne suivant la revendication 1), comportant une soufflante à air de refroidissement disposée à une extrémité du vilebrequin, caractérisé par le fait que l'air de refroidissement est guidé, à partir d'un orifice 40 d'admission disposé sur le côté frontal du moteur opposé à la 10 69 18?2'4 • 1 2010294 ' ' soufflante,, le long des pafois du carter da vilebrequin, vers le côté aspiration de la soufflante et est conduit, à partir du côté pression de la soufflante, dans la chambre de répartition située au-dessus, à partir de laquelle un guidage d'air de refroi-5 dissement se ramifie vers la surface de refroidissement du cylindre et de la culasse et vers la chambre de soupapes placée au-dessus . 6) - Moteur â combustion interne suivant l'une quelconque des revendications 1) à 5), caractérisé par le fait que l'ori- 10 fice d'entrée de l'air et/ou l'orifice de sortie de l'air ménagé dans le revêtement insonorisant est protégé par une boite placée en avant et revêtue d'une matière insonorisante. 7) - Moteur à combustion interne suivant l'une quelconque des revendications 1) à 6), caractérisé par le fait que des 15 machines auxiliaires, telles qu'une pompe d'injection, une dynamo ou analogue, sont disposées dans le courant d'air de refroidissement, à l'intérieur de l'intervalle formé entre les surfaces externes du moteur et le revêtement.