Brevet FR2329852A1 — publié le 19770527

la présente invention concerne un moteur à combustion interne, dans lequel la chaleur à disperser, c'est-à-dire celle qui ne participe pas à l'échange énergétique, est transférée à un échangeur de chaleur avec l'atmosphère par circulation d 'un seul fluide. On sait transférer la chaleur des parois de la chambre d'es- plosion en utilisant la circulation d'un fluide: le refroidissement direct par l'air prévoit de faire effleurer par un flux dtair la surface extérieure de ces parois qui est pourvue d'ailettes appropriées après que la surface d'échange soit suffisante. L'installation de refroidissement peut prévoir aussi que le bloc et la culasse du moteur correspondant essentiellement à la chambre d'explosion soient parcourus par des canalisations dans lesquelles circule un fluide liquide qui est refroidi par un radiateur séparé. L'utilisation d'un liquide comme fluide pour le transfert de la chaleur du moteur à un échangeur où l'air atmosphérique est le fluide de refroidissement définitif permet, notoirement, de réduire l'encombrement du bloc puisqu'on n'a pas besoin de prévoir des ailettes ayant nécessairement un certain développement: en outre, le refroidissement par un liquide permet de simplifier dans une certaine mesure la structure du bloc et offre, en outre, des caracté- ristiques d'uniformité de la température qui est désirée dans plusieurs applications. Le liquide de refroidissement est, selon la technique bien connue, liteau, éventuellement mélangée avec des substances qui en abaissent le point de congélation, évitent les corrosions, etc.. L'eau parcourt son circuit qui comporte les canalisations intérieures du bloc et de la culasse, une pompe de circulation de l'eau et un radiateur pour l'échange avec l'air ambiant. Le circuit de l'eau à l'intérieur du moteur doit étre absolument étanche car on connaît bien les inconvénients que peut entrai- ner une fuite d'eau, par exemple vers le circuit de graissage. Il faut noter, en effet, que le circuit de l'eau de refroi dissement et le circuit de l'huile de graissage doivent traverser l'un et l'autre la surface de jonction entre le bloc et la culasse où sont nécessaires des surfaces d'étanchéité relativement complexes et délicates. la présente invention a pour but de simplifier considérable- ment la construction des moteurs à combustion interne et d'éviter que lton douve y prévoir deux circuits séparés, un pour le liquide de refroidissement et l'autre pour le lubrifiant, avec les organes de pompage correspondants. L'invention prévoit, à cet effet, de réaliser un moteur à com bustion interne du type dans lequel les canalisations pour le liquide de refroidissement sont ménagées dans la zone où sont situées les chambres de combustion, et dans lequel une pompe envoie le lubrifiant sous pression dans des conduits débouchant sur les surfaces de frottement des parties mobiles du moteur, cet aménagement étant caractérisé par le fait qu'un passage dans ces conduits est dérivé du refoulement de la pompe et que le lubrifiant sortant de ces conduits est envoyé à un échangeur de chaleur et de là à 11 aspiration de la pompe. Une seconde réalisation proposée par la présente invention consiste à refroidir le bloc-moteur avec le lubrifiant sous pression et la culasse par refroidissement classique à l'air. Cette seconde réalisation permet aussi de réduire l'encombre- ment du bloc-moteur en largeur et d'en simplifier la construction puisque, comme on l'a déjà dit, les ailettes prévues sur le bloc au droit des parois latérales des chambres de combustion ne sont plus nécessaires et que le refroidissement de la culasse par l'air n' implique pas de difficultés de construction particulières et maintient à peu près inchangée la forme compacte et réduite du groupe moteur. Afin que les buts proposés et les caractéristiques dun moteur selon la présente invention ressortent plus clairement, on en décrira ci-après deux formes de réalisation à titre d'exemples, illustrées au dessin annexé où ces moteurs sont présentés en coupe transversale. Sur la fig. t est présenté un moteur avec refroidissement par circulation du seul lubrifiant; Sur la fig. 2 est présenté, à une échelle légèrement plus grande, un détail d'un moteur essentiellement comme celui de la fig. 1, mais dàns lequel la culasse est refroidie par l'air et non plus par le lubrifiant. Le moteur représenté sur la fig. 1 comporte un bloc 10 obturé à sa partie supérieure par une culasse Il. Le carter du vilebrequin est fermé à sa partie inférieure par une cuvette 12. Dans le bloc sont montés les coussinets 13 qui supportent le vilebrequin 14 auquel sont reliées les bielles, dont on en voit une partiellement représentée en 15, reliée par l'axe 16 à un piston 17 qui coulisse à l'intérieur du cylindre 18. Sur la culasse, sont montés comme d'habitude les balanciers 19 des culbuteurs 20 commandés par les cames correspondantes 21. Les culbuteurs sont recouverts par un couvercle 22. Les parties constituant le moteur et sommairement mentionnées ci-dessus sont bien courues et ne son donc pas décrites en détail. Le moteur représenté ici est doté, er outre, d'une pompe schématisée en 23 sous la forme d'une pompe à engrenagesreliée cinématiquement à l'arbre-moteur 14 par des organes bien connus et qui ne sont pas représentés ici. L'aspiration de cette pompe est constituée par une embouchure 24 qui plonge dans la cuvette 12; le refoulement de la pompe 25 débouche dans un filtre 26 qui répartit le fluide ainsi pompé. En effet, une partie de ce fluide traverse le recteur fiItrant 27 et est envoyée dans le conduit 28 pour graisser le coussinet 13, puis les coussinets de l'arbre à caves 21. I1 est entendu que le conduit 28 doit entre considéré comme constituant le refoulement prin- cipal d'un circuit de garnissage classique d'un moteur; on ne représente par suite pas ici toutes ses dérivations ménagées dans les différents orantes et qui permettent d'envoyer le lubrifiant sur les différentes surfaces de glissement, même quand elles ne sont pas visibles sur la figure, comme les têtes de bielles par exemple. Une seconde partie du flux riff i arrive au filtre 26 parvint directement au conduit 29 qui cor-unioue, à travers une soupape limitatrice de pression 36, avec les conduits 30 ménagés autour des chemises du cylindre 18 et dans la culasse 10. Les conduits 30, qui ont une allure correspondant essentiel- lement à celle bien connue dans les moteurs classiques refroidis par l'eau, envoient le lubrifiant dans la cuve 12 à travers un radiateur 31 et un conduit 32 qui peuvent être dotés de moyens bien connus pour la circulation d'un flux d'air sous pression. Une soupape thermostatique 33 permet au liquide de passer par le conduit 34 en évitant de passer dans le radiateur quand la température est inférieure à une température préalablement fixée. Quand la température dépasse cette dernière valeur, la soupape 33 obture le conduit 34, obligeant ainsi le liquide à traverser le radiateur 31. On voit en 35 une dérivation qui amène le liquide du conduit 30 aux balanciers, aux culbuteurs et aux tiges de soupapes. Sur le conduit 29 est branché un ajutage 37 qui éjecte de l'huile sur le fond du piston, assurant ainsi le refroidissement et le graissage le plus avantageux du cylindre. On saisit clairement colement fonctionne le circuit de refroidissement et de graissage. La partie du circuit dans laquelle la pression est la plus élevée, entre la pompe 23 et la soupape limitatrice 36, est principalement destinée à alimenter les distributeurs d'huile aux pièces en mouvement. Le circuit en aval de la soupape limitatrice 36 est principalement destiné à extraire la chaleur de la zone du moteur proche des chambres de combustion. I1 n'est évidemment pas exclu que chaque partie du circuit puisse assumer en partie les fonctions de l'autre partie. il est à conseiller, en général, de ne soumettre à la filtration que la partie de l'huile qui est envoyée pour lubrifier les pièces les plus chargées et où la lubrification est hydrodynamique. La pompe 23 sera dimensionnée de telle sorte que son débit excite le débit de graissage d'une certaine quantité passant par la soupape 26 assurant dans les conduits 30 un flux qui assure l'ex- traction de la chaleur disposée par la combustion à n'importe quel régime du moteur. Sur la fig. 2 est représentée la seconde forme de réalisation proposée de l'invention; dans cette figure, les pièces identiques à celles du moteur de la fig. 1 sont indiquées par les mê- mes chiffres de référence. On remarque cependant que les canalisa tions 30 ménagées autour des chemises ne commzniquent pas avec la culasse, mais s'arrêtent à la partie supérieure du bloc tout en conservant les mimes caractéristiques que dans la première réalisation, car elles déversent toujours dans la cuvette 12 à travers un radiateur 31 et un conduit 32 qui sont disposés maintenant au niveau de la culasse. On remarque aussi, dans cette réalisation, la soupape thermostatique 33 qui permet au liquide d'éviter de passer par le radiateur comme on l'a déjà vu plus haut.Cette soupape est disposée elle aussi dans une position plus basse que dans la première réalisation. Les caractéristiques saillantes de la réalisation représentée fig. 2 sont. constituées par le fait que les conduits 30 ménagés dans la culasse sont parcourus maintenant par l'air de refroidissement et non pîna par le lubrifiant; il y a donc une nette sépara- tion entre la culasse et le bloc et les conduits respectifs ne communiquent plus entre eux. L'air arrive maintenant à la culasse en passant par la sortie 38 d'un ventilateur 39 qui alimente aussi le radiateur 31 du circuit de refroidissement par ltintermédiaire du refoulement 40. Ce ventilateur peut titre entratné par l'arbre du moteur au moyen d'une transmission par courroie ou par des organes de commande similaires. Comme on peut l'observer, l'air traverse les conduits 30 et sort par l'ajutage 41 ménagé au dessus du conduit de refoulement du carburant 42. On saisit aisément, ici aussi, comment fonctionne le circuit de refroidissement dans cette seconde réalisation. Le bloc-moteur est refroidi, comme on l'a vu précédemment, par un liquide sous pression et la culasse utilise au contraire le système bien connu de refroidissement par l'air dans lequel le ventilateur envoie de l'air en partie dans les conduits ménagés dans la culasse et en partie dans le radiateur pour refroidir le lubrifiant. Les circuits aménagés selon la présente invention conduisent à une très notable simplification dans la structure du moteur et ne nécessitent pas, en particulier, de joints étanches à l'intérieur du circuit de refroidissement. I1 faut remarquer, en outre, qu1 on réduit dans les deux réalisations l'encombrement en largeur qui est surtout une caractéristique des moteurs refroidis par l'air. f)es ailettes sur la surface externe du bloc ne sont pas non plus nécessaires dans la seconde réalisation où le refroidissement par l'air est limité à la culasse. Le liquide contenu dans le moteur est essentiellement constitué par le lubrifiant habituel, capable par conséquent de supporter des températures qui peuvent mdme être comprises entre 30oc et +180 C, éliminant ainsi les inconvénients typiques des moteurs refroidis par de l'eau. Cela permet, entre autres, de dimensionner le circuit de manière que le liquide de réfrigération dépasse 900C dans les conduits 30, améliorant ainsi le rendement thermodynamique de la combustion et facilitant I'échange thermique dans le radiateur. La nature mdme du liquide de réfrigération a permis, entre autres, d'éviter toutes incrustations dans les conduits qui altèrent l'échange thermique avec des surchauffes locales. La description qui précède se réfère à l'application des principes de l'invention à un type de moteur à combustion interne déterminé et bien connu; l'invention peut toutefois titre pareillement appliquée à d'autres types de moteurs connues. REVENDICATIONS 1.- Moteur à combustion interne du type dans lequel des conduits sont ménagés pour le passage d'un liquide de réfrigération dans la partie statorique au droit de la zone dans laquelle sont situées les chambres de combustion, et dans lequel une pompe envoie le liquide lubrifiant sous pression dans des conduits débouchant sur les surfaces de frottement des pièces en mouvement du moteur, caractérisé par le fait qu'est dérivé du refoulement de la pompe un passage vers ces conduits et que le lubrifiant sortant de ces conduits est envoyé à un échangeur de chaleur puis à l'aspiration de la pompe. 2.- Moteur selon la revendic2tion 1, dans lequel ledit passage est intercepté par une soupape limitatrice de pression qui s'ouvre quand la pression du liquide dans les conduits dépasse une valeur préalablement fixée. 3.- Moteur selon la revendication t, dans lequel sont ménagées des dérivations de ces conduits qui débouchent dans les zones de frottement des pièces en mouvement du moteur. 4.- Moteur selon la revendication I, dans lequel l'échangeur de chaleur est court-eircuité par une tuyauterie dans laquelle est insérée une soupape qui s' ouvre quand la température du liquide dans les conduits dépasse une valeur préalablement fixée. 5.- Moteur selon la revendication 1, dans lequel les dits conduits sont ménagés au moins sur les parois latérales des chambres de combustion et le lubrifiant qui en sort est envoyé à l'échangeur de chaleur puis à la pompe. 6.- Moteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel sont ménagés sur la culasse des parcours dans lesquels l'air de refroidissement est envoyé par un ventilateur entraSné par un organe de commande.