Brevet FR2223561A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne une @@@asse d'un moteur aiesel refroidi par air, comportant des nervures horizontales de refroidissement, dans laquelle la ligne d'intrsection des axes des deux sou- papes fait avec la culasse un angle de 450 et ou un injecteur est placé approximativement sur l'axe du cylindre. L'invention a a pour but d'augmenter l'effet de refroidissement de la culasse en des endroits répartis autour de l'injecteur et dans la zone de jonction entre les soupapes. Dans un moteur diesel à injection directe de carburant, la tampérature à la partie inférieure de la culasse au voisinage de l'in- jecteur et dans la partie séparant les soupapes d'admission et d'échappement atteint des valeurs élevées qui affectent sensiblement la durée de service de la culasse. Ces températures élevées réduisent également le rendement du moteur et par conséqueni/La puissance de sortie. On a par conséquent essayé de refroidir la zone avoisinant l'injecteur et la partie de jonction entre les soupapes de la meilleure fanon possible. Dans la culasse d'un moteur refroidi par air où le conduit d'admission est situé sur l'axe de symétrie de la cu- lasse et où l'injecteur est placé au centre de cette dernière, entre les deux soupapes, on ne peut pas faire arriver l'air de refroidissement à l'endroit le plus chaud de la culasse.L'air de refroidissement s'écoule seulement entre les nervures de refroidissement disposées sur les côtés de la culasse et la chaleur provenant des endroits les plus chauds de la culasse est imparfaitement évacuée en direction des nervures latérales de refroidissement en suivant un trajet relativement long (par convection) au travers de ia matière de la culasse. En outre, il se produit de fortes différences de températures entre le côté "avant" ou "au vent" de la culasse (c'est-à-dire le côté par où l'air arrive) et le côté "arrière" ou "sous le vent", ce qui a un effet défavorable sur la déformation thermique de la culasse et des sièges des soupapes d'admission et d'échappement. La haute température des injecteurs produit souvent une carbonisation de leur trou d'injection et et par conséquent des arrêtes de fonctionnement et, en outre, une réduction de la durée de service des injecteurs.La culasse est habituellement fixée sur le bloc-cylindre à 1'aide de boulons à vis de fixation ou goujons et sa structure doit être suffisamment@@igide pour qu'un serrage des boulons à vis et un échauffement du cylindre et de la culasse produisent seulement @ne déformation minimale de la culasse, du fait que sa déformation est également transmise à la partie supérieure du cylindre dont l'alésage contenant le piston est déformé sur sa périphérie et change les tolérances de montage (et par conséquent également l'étanchéi- té) du piston et des segments. Pour une raison de rigidité de la culasse, ses nervures ne doivent pas être plus profondes que la ligne de jonction des axes des goujons ou boulons de fixation qui représentent le flux de force de ces goujons. Cela limite considérablement la zone de refroldissement de @ a culasse et, en conséquence, la température requise ne peut être atteinte qu'en augmentant la quantité d'air de refroidissement débité par le ventilateur. Cependant, cette augmenta- tion de débit d'air nécessite d'augmenter la puissance d'entrée du ventilateur, de sorte que la puissance effective du moteur est diminuée, sa consommation spécifique de carburant est augmentée et l'ensemble du systme de refroidissement devient peu économique. On remédie aux inconvénients précités d'un moteur diesel refroidi par air à l'aide de la culasse suivant l'invention qui est caractérisée en ce que les nervures horizontales de refroidissement sont interrompues par des conduits débouchant dans des espaces de refroidissement séparés par des parois verticales de ltespace en tourant la soupape d'admission, la soupape d'échappement et l'in jecteur, lesdites parois verticales convergeant en direction de la paroi arrière inclinée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, @nnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans les quels Fig. 1 est une v@e en élévation latérale de la c@@asse de l'invention. Fig-. 2 est @@e v e n plan Je la culasse. Fig. 3 est une coupe de la culasse faite à l'endroit de l'injecteur et des conduits de refroidissement, et Fig. 4 représente de façon plus détaillée l'agencement des nervures de refroidissement. Sur les figures, on peut voir que la culasse 1 est pourvue de nervures horizontales longitudinales de refroidissement 2, qui sont partiellement interrompues par des conduits 3 et 4 de section droi to carrée ou rectagulaire, de façon à canaliser l'air de @efr@i dissement s'écoulant entre les nervures 2 dans la direction des zo- nes 5 et 6 afin de le faire. pénétrer dans les intervalles 12 et 15 qui sont séparés par une paroi verticale 7 et 8 de la chambre 9 qui contrent les soupapes d'admission et d'échappement 10, 11 et l'invecteur 22. La paroi arrière inclinée 19 de l'espace 12 est arrondie à sa partie supérieure dans la zone où elle débouche dans la surface d'assise de la culasse 14, avec un congé de grand diamètre 15 afin d'empêcher un étranglement de l'écoulement d'air de refroidissement dans sa zone de décharge à partir de l'espace 12. Le bord inférieur 15 des conduits 3 et 4 constitue également a partie inférieure des espaces 12 et 13 et forme aussi la base de la culasse. Dans l'espace 12, il est prévu trois nervures de re froidissement 17 ou plus, placées dans une positon inclinée. Dans @'espace 13 plus petit, il est seulement prévu une nervure de refroidissement 18.Ces nervures ne s'étendent pas vers le haut jusqu'à la face d'assise supérieure de la culasse 1, comme indiqué sur i Figure 1.- Les nervures de refroidissement 17 sont reliées par leur partie arrière à la paroi inclinée 19 et elles touchent également la surface extérieure du conduit d'échappement 20, de sorte qu'elles évacuent la chaleur non seulement à partir de la-base 16 de la culasse 1 mais, également, à partir du conduit d'échappement 20, et simultanément également à partir de la zone adjacente à l'injecteur 22. L'évacuation de la chaleur à partir de ces-zones est également améliorée par la partie interne de la paroi verticale 7 sur laquelle est insufflé un courant d'air de refroidissement. La partie initiale 28 des nervures de refroidissement 17 est située à une certaine distance de la paroi 27 > ce qui facilite l'introduction de l'air de refroidissement entre les nervures 17. Les parois 7 et 8 sont disposées aussi près que possible des soupapes d'admission 10 et d'échappement ll et également de l'injecteur 22, la ligne d' in- tersection des axes des deux soupapes étant inclinée approximative mcnt d'un angle de 450 par rapport à l'axe longitudinal de la culasse. Cette disposition permet d'obtenir un refroidissement intense d'une partie considérable de la base de la culasse qui est définie par la dimension 21 pour la surface d'assise externe du cylindre. Pour établir un écoulement d'air de refroidissement correct dans les Intervalles existant entre les nervures 2 de façon que cet air pénètre dans les conduits 5 et 4, les intervalles ménagés dans ces nervures 2 en arrière des conduits 5 et 4 sont pourvus, à 1'en- droit d'interruption, de cloisons séparatrices 25 s'étendant approximativement jusqu'à la moitie de la hauteur des nervures 2 (figure 4). Les cloisons séparatrices 23 sont seulement disposées dans les intervalles des nervures 2 qui sont interrompus par la hauteur des conduits 5 et 4 (trois à quatre nervures). Cela augmente la résistance à l'écoulement de l'air dans ces intervalles et l'ai est obligé de s'écouler en majeure partie vers les conduits 3 et 4. Le reste de l'air s'écoule dans les intervalles entre les nervures 2 de manière à arriver ensuite du côté de l'échappement. Les parois verticales 7 et 8 servent également à renforcer la base 16 de la culasse 1 et par conséquent à empêcher sa flexion et sa déformation. Le courant d'air de refroidissement qui a passé par les conduits 5 et 4 et dans les espaces 12 et 15 est dirigé vers la partie supérieure par les conduits 24 et 25 qui constituent une unité commune avec le couvercle de soupapes 26. L'air de refroidissement passant dans les conduits 24 et 25 est dirigé vers le collecteur d'échappement qui est ainsi partiellement refroidi. Cela a un effet favorable sur le bruit du système d'échappement. REVENDICATIONS. 1. C@@asse de moteur diesel refroli' par a'@@@@@ @@@ @@@@ a ligne d'intersection des axes des deux soupapes fait avec l'axe longitudinal de la culasse un angle d'environ 45 , un injecteur disposé verticalement étant placé sur, ou approximativement sur, l'axe du cylindre, les nervures de refroidissement de la culasse étant disposées horizontalement, caractérisée en ce que les nervu- res horizontales de refroidissement (2) sont interrompues par des -conduits 3 et 4 débouchant dans des espaces de refroidissement 12 et 13 séparés par des parois verticales 7 et 8 de l'espace 9 entourant la soupape d'admission 10, la soupape d'échappement LI et l'injecteur 22 > les parois verticales 7 et 8 convergeant en di- rection de la paroi arrière inclinée 19. 2. Culasse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les conduits 3 et 4 ont une section droite carrée ou rectangulaire, leur bord inférieur étant en contact avec la base 16 de la culasse 1. 5. Culasse suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la paroi verticale 7 s'étend le long de la soupape d'admission 10, de la soupape d'échappement 11 et de l'inJecteur 22. 4. Culasse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les espaces de refroidissement 12 et 17 sont pourvus de nervures verticales de refroidissement 17 et 18 qui oe""t reliées à la paroi ar- rière inclinée 19 en étant arrondies à leur partie supérieure 14 par un congé 15. 5. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le couvercle de soupapes 26 forme une unité commune avec les conduits 24 et 25 dirigeant l'écoulement d'air. 6. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu des cloisons séparatrices 25 dans les intervalles exisbant entre les nervures. horizontales 2, en arrière des conduits 3 et 4. 7. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la partie initiale 28 des nervures de refroidissement 17 est située à une certaine distance de la paroi 27. 8. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les conduits 24 et 25 servant à diriger l'écou- lement d'air débouclent en direction du ccecteur d'échappement.