Brevet FR2360757A1 — publié le 19780303

La présente invention due à la collaboration de Monsieur Armand CASTAREDE se rapporte à une structure de moteur B combustion interne apportant une simpli fiction du tracé des culasses pour rentre leur fabrication plus aisée et ac crotte lueurs possibilités d'aménagement, cette simplification résultant notan- ment de leur système de fixation suivant l'invention. Les culasses sont habituellement rapportées sur les carters cylindres à l'aide de vis fixées dans le carter-cylindres nécessitant d'imposants bossages pour résister à la compression résultant du serrage. De plus un large accès des têtes de vis doit être assuré pour permettre l'utilisation des visseusss autonatiquée employés lors de leur assemblage en grande série. Les vis de fixation étant judicieusement réparties autour des cylindres pour assurer un serrage efficace du joint de culasse, il s'ensuit que les bossages correspondant à celles-oi occupent une place importante et préférentielle dans la culasse au détriment du tracé des pipes et éventuellement dl positionne reat de la bougie, de l'arbre à cames ou de la commande des soupapes, suivant la conception envisagée. I1 en résulte que le tracé de la chambre d'eau est tourmentée, ce qui nuit à b la circulation de l'eau et à la fabrication des noyaux de fonderie la conetitnant. La simplification des méthodes de fabrication s'en trouve réduite et il est notamment difficile dans cette architecture d'envisager une fabrication par la coulée SOUS pression qui serait pourtant bien adaptée b des fabrications de ce type en grandes série. Belon l'invention, pour rendre possible une teller'alisation, les bos- sages correspondanta aux vis de fixation traversantes sont supprimés. Ils sont remplacés sur la tacle du joint de culasse par des trous borgnes taraudés recevant des vis assemblant entre eux : chapeaux de paliers/carter-cylindres/culasse. Ces trous borgnes taraudés sont percés dans des renforcements locaux intimement liés b la seselle de la culasse par des toiles de grande rigidité. le carter-cylindres travaille de ce fait en compression sous l'effet des vis de fixation de la culasse et les divers assemblages précités bénéficient de la grande élasticité des vis que leur confère leur longueur. La culasse est débarrassée des importants bossages correspondant aux traditionnelles vis de fixation, et des passages h assurer pour leur serrage. - le tracé des pipes d'admission et d'échappement est simplifié surtout lorsqu'elles sont situées d'un m.1e cbté. - la position de l'arbre b canes, lorsque celui-ci se trouve dans la culasse, n'est plus influencée par le passage des vis. Il peut Entre de ce fait latéral et le plus bas poesible ce qui diminue l'encombrement en hauteur de la calasse et donc du moteur, - le noyautage de la culasse en fonderie est simplifié et d'importantes solutions dans la fabrication peuvent btre envisagées notamment l'utilisation de la coulée sous pression. - si le carter cylindres recevant ce type de culasse est en aluminium coulé sous pression, des bossages correspondants aux vis lui confèreat une structure particulièrement robuste. les renforcements recevant les trous borgnes de fixation favorisant un masselottage régulier de la pièce. Cette disposition est particulièrement adaptée pour ane culasse de uo- teur diesel ot l'emplacement de l'injecteur et des préchambres, dans le caa l'injection est indirecte, laisse peu de facilités pour aménager les autres éléments de la culasse. Ainsi, saloon l'invention, on réalise une structure de moteur k combus- tion interne b culasse assemblée sur le bloc moteur caractérisé en ce que la- dite culasse est fixée sur ledit bloc au moyen de trous borgnes filetés aaéna- gés dans des renforcements de la culasse et ddbouchant au niveau du plan de joint de culasse, dans lesq;els se vissent les extrémités de vis de fixation traversant le bloc. Dans un mode de réalisation préféré les vis de fixation assemblent si multanément les chapeaux de palier du vilebrequin, le bloc et la culasse. la culasse reçoit un arbre à cames situé en position basse sensiblement au menue niveau et b l'opposé des sorties d'admission et d'échappement. L'arbre k came tourne dans une cavitd formant réserve d'huile située sensiblement k l'aplomb dune ligne de renforcements de la culasse recevant des trous bornes filetés de vis de fixation. A l'opposé, une seconde ligne de renforcements de la culasse recevant des trous borgnes filetés de vis de fixation est aménagée en remplissant la zone adjacente entre les tubes de sortie d'admission et d'échappement respectivement entre chaque cylindre. Des chambres d'allumage sont aménagées dans au moins une cavité située au niveau de la partie supérieure du bloc et du piston et limitées au niveau du joint de culasse par la surface plane de la culasse. De préférence, on uti- lisera deux chambres d'allumage diamétralement opposées et symétriques par rapport au plan axial de la rangée de cylindres du moteur équipées de bougies vissées latéralement à la partie supérieure du bloc moteur. Ainsi, dans la structure selon l'invention, on ne laisse plus h la culasse que son rôle de distribution, c'ect-à-dire de recevoir l'admission et l'échappement et leur commande de soupapes, alors que la chambre de combustion, l1allwnage et la fixation de la culasse sont ramenés au niveau du bloc cylindre, sans le compliquer sensiblement alors que la culasse en est simplifiée considé- rablement. Un autre avantage de la fixation aelon l'invention réside dans las pos sibilités de positionnement des bougies et d'amélioration des conditions d'aller nage et de combustion. Jusqu' présent les culasses rapportées sur les carters cylindres possident une chambre de combustion dans laquelle débouchent une ou plusieurs bougies pour l'allumage du mélange. Le positionnement de ces bougies implique le dessin de la culasse autour de celui-ci, ce qui aboutit bien souvent b un compromis entre les difficultés de réalisation de la pièce et l'obtention du rendement optimum de combustion qui entrafre les faibles consommations et la plus grande dépollution. Le logement des bougies dans la culasse contribue b la complication de la chambre d'eau, implique leur accessibilité, conditionne le positionnement des Pipes d'admission et d'échappement ainsi que celui de l'arbre b cames lorsqu'il est en tOte. C'est en raison de ces difficultés, du dimensionnement et du nombre des soupapes, ainsi que de la forme de la chambre que les moteurs de grande série ne sont munis que d'une seule bougie. La présente réalisation a également pour objet de supprimer les bougies dans la culasse tout en utilisant deux bougies disposées de façon optimal on opposition dans la chambre de combustion. Celles-ci sont placées dans le carter cylindres, en opposition ; elles dóbeuch nt dans deux cavités de faible dimension formant avec le piston deux demi-chambres à forte turbulence. Elles ont l'avantage d'entre bien refroidies et apportent évidemment au point de me combustion ce que l'on peut attendre du double allumage avec la turbulence accrue produite par l'effet de chasser du piston. Biles libèrent la culasse de toutes les contraintes afférentes k leur lise en place sans les reporter sur le carter cylindres tout en employant deux bougies par cylindre, en effet, les rebords nécessaires aux fixations des vis de culasse sont également avantageusement utilisés pour recevoir les bougies qui sontnplacées dans le plan médian du cylindre et les fixations des vis dans les plans des paliers. Ainsi, ces dispositions apportent un grand degré de liberté dans le des sin de la culasse pour satisfaire les impératifs de construction, d'encombrement de prix de revient, de fiabilité tout en iservant au point de vue combustion les plus grandes facilités pour l'obtention du meilleur rendement. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en référence aux dessins annexés où, - la figure 1 représente, selon une coupe étagée AA (fig. 2) une construction de moteur selon l'invention. - les figures 2 et 3 représentent respectivement une coupe partielle BB (fig.1) et CC (fig. 2) de la culasse, montrant ia disposition des trous de fixation par rapport au tracé des tubulures d'admission et d'échappement. - les figures 4 et 5 représentent suivant des coupes partielles 'A'A et B'B' une disposition de bougies et de chambre de combustion. Sur la figure 1, un bloc moteur 1, est équipé de façon classique de che- mises 2, pistons 3, bielles 4 et vilebrequin 5 Il est équipe d'une culasse 6 selon l'invention, fixée au bloc 1 par des trous borgnes filetés 7 recevant les extrémités des vis' de fixation 8 de la culasse, qui traversent le bloc 1 et assemblent simultanément les chapeaux de paliers 9 du vilebrequin 5. Des oreilles auxiliaires de fixation 10 de la culasse sur le bloc set disposées au voisinage des vis de fixation 8, au niveau du joint de culasse et sont également prévues pour renforcer et pour assurer le maintien en place de la culasse 6 sur le bloc 1 lors d'un retrait des vis 8 pour démonter seulement les chapeaux de bielle 9. Ces oreilles de fixation supplémentaires 10 renforcent également le serrage d'étanchéité sur le Joint de culasse. On voit que les renforcements de la culasse 6 recevant les trous taraudés borgnes 7 permettent d'une part, une bonne alimentation du retrait de solidifi- cation de la pièce de fonderie, à partir du plan de joint de culasse, et d' autre part, une grande liberté de dessin de cette culasse, notamment, en disposant un arbre à came 11, comme représenté figure 1, en position basse et à l'aplomb des vis de fixation 8. Par ailleurs, un chemisage de refroidissement important 12 peut être aménagé autour des tubulures d'admission et d'échappement 13 ainsi que des sièges 14 des soupapes 15.Ce chemisage pourra Entre réalisé par un noyau massif monté avec précision dans des ioules de coulée sous pression, et la cavité de refroidissement 12 résultante permettra une bonne circulation du fluide de refroidissement, corme illustré sur les fig. 1, 2 ot 3. On notera égalesent la commande très simple par culbuteurs 16, des son- papes 15 (fig. t) rendue possible par la position basse de l'arbre A cames ii, que la forme de culasse selon l'invention permet de faire tourner dans une Ca- vité 17 formant bain d'huile pour les cames, tout en réduisant la hauteur de la culasse au minimum nécessité par la hauteur des soupapes et leur eomsande. La simplification de la culasse peut titre complétée, ainsi qu'il est illustré aux figures 4 et 5, par la disposition des bougies 18 latéralement dans le bloc, de préférence avec deux bougies disposées corme représenté, symétri- quement dans un plan transversal, par rapport b l'axe du piston 3. Les électrode des bougies débouchent dans des cavités 19 aménagées à la bordure dp cylindre et du piston. Le font de la culasse étant plat et le piston remontant pratiquement au niveau du joint de culasse, il en résulte que pendant la fin de la pha" de compression, le mélange est violemment chassé vers les cavités 19, suivant un effet connu dit "effet de chasse" avec une grande turbulence au niveau des électrodes de bougie, ce qui favorise l'allumage du mélange, et convient particulièrement pour des moteurs b faible taux de pollution fonctionnant en mélanges pauvres, Ainsi, la structure de moteur selon l'invention, en dissociant la chambre do combustion de la culasse, qui ne présente plus qu'une face plane au joint de culasse, recevant seulement les soupapes et reportant cette chambre au nivau du bloc et des pistons, ainsi que par la fixation de cette culasse par trous borgnes filetés b partir du bloc, aboutit è un ensemble extrêmement simplifié, de fabrication économique, sans sacrifier les conditions de fonc tinnne ent - REVENDICATIONS - 1 O Strlleture de moteur b combustion inti me b culasse assemblée sur le bloc moteur caractérisé en ce que ladite culasse (6) est fixée sur ledit bloc (1) au moyen de trous borgnes filets (7) aménagés dans des renforcements de la culasse et débouchant au niveau du plan de joint de culasse, dans lesquels se vissent les extrémités de vis de fixation (8) traversant le bloc (1). 20- Structure de moteur suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les vis de fixation (8) assemblent simultanément les chapeaux de palier (9) du vilebrequin (5), le bloc (1) et la culasse (6). '30- Structure de moteur suivant les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la culasse (6) reçoit un arbre à cames (11) situé en position basse son- siblement au même niveau et b ltopposd des sorties d'admission et d'échappe- ment (13). 40- Structure de moteur suivant la revendication 3 caractérisée en ce que l'arbre å came (11) tourne dans une cavité (17) formant réserve d'huile située sensiblement à l'aplomb d'une ligne de renforcements de la culasse recevant des trous borgnes filetés (7) de vis de fixation (8). 50 Structure de moteur suivant les revendications t ou 2 caractérisée en ce qu'une ligne de renforcements de la culasse (6) recevant des trous borgnes filetés (7) de vis de fixation (8) est aménagée en remplissant la sone adjacente entre les tubes de sortie d'admission et d'échappement (13) respective ment entre chaque cylindre. 60- Structure de moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que des chambres d'allumage sont aménagées dans au moins une cavité (19) située au niveau de la partie supérieure du bloc (t) et du piston (3) et limitées au niveau du joint de culasse par la surface plane de la culasse (6). 70- Structure de moteur suivant la revendication 6, caractérisée en ce que deux chambres d'allumage (19) diamétralement opposées et symétriques par rapport au plan axial de la rangée de cylindres du moteur sont équipées de bougies (18) vissées latéralement i la partie supérieure du bloc moteur (1). 80- Structure de moteur å combustion interne suivant les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que des oreilles de fixation (10) de la culasse (6) sur le bloc (1) sont disposées au niveau du joint de culasse, au voisinage des vis de fixation (8).