Brevet FR2422830A1 — publié le 19791109

L'invention concerne un moteur à combustion interne à refroidissement par eau comportant une unité bloc-cylindresculasse réalisée en une seule pièce avec au moins un conduit d'admission et un conduit d'échappement par cylindrer reliant le fond de la culasse aux parois extérieures de l'unité bloc c3rllndre s-culas se , La réalisation en une seule pièce des cylindres et de la culasse dtun moteur à combustion interne, qui permet d'obtenir une économie de poids importante ainsi qu'use réduction des frais de fabrication et de montage, est connue depuis longtemps.Cependant, dans les moteurs de ce type de construction, un problème difficile se pose pour maîtriser la déformation des chemises des cylindres ainsi que du fond de la culasse, cette déformation étant provoquée par la sollicitation thermique et par les forces développées par les gaz. Il se présente fréquem- ment, en m8me temps, des difficultés techniques de fonderie, de telle sorte que, dans bien des cas, on renonce finalement à ce type de construction des moteurs, en soi très avantageux. L'invention a pour but, en conservant le mode de construction léger résultant de la réunion de la culasse et du bloc-cylindres en une m8me unité de construction, de prévoir des dispositions constructives permettant d'exclure stement les dd- formations inadmissibles du fond de la culasse par suite des sollicitations thermiques et mécaniques. On doit obtenir, en même temps, une possibilité de coulée plus simple de l'unité bloc- cylindres-culasse. L'invention concerne, à cet effet, un moteur du type ci-dessus caractérisé en ce que la paroi intérieure des cylindres est, au moins sur une partie du périmètre des cylindres, prolongée au-dessus du fond de la culasse et reliée, à ce niveau, aux parois extérieures de la culasse par une paroi intermédiaire séparant la chambre à eau de refroidissement des cylindres de la chambre à eau de refroidissement de la culasse Par cette disposition, on a pu obtenir un succès surprenant et on a pu ainsi supprimer le risque de déchirure de la culasse dans la zone de raccordement entre le fond de la culasse et les chemises des cylindres, déchirure qui se produit fréquemment avec les modes de construction actuellement connus. La disposition conforme à l'inventiçn permet, d'ine part, la libre dilatation dans une mesure suffisante du fond de la culasse lors des sollicitations thermiques, dans un plan perpendiculaire à l'axe des cylindres. La planéité du fond de la culasse est ainsi garantie dans toutes les conditions de fonc-tion- ment. L'appui de chaque chemise de cylindre sur les parois ex- térieures de la culasse, au moyen de la partie prolongée raccordée à la paroi intermédiaire permet, également, de garantir une rigidité suffisamment grande de la chemise dans la zone critique.En outre, étant donné que la chambre à eau de refroidissement du cylindre est prolongée vers le haut, les conditions de refroidis- sement sont aussi améliorées dans le domaine critique. Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu que la paroi intermédiaire soit formée partiellement par les parois de limitation inférieure du conduit d'admission et du conduit dXéchappement de chaque cylindre. On obtient ainsi des avantages ayant trait à une économie de poids supplémentaire ainsi qu'aux conditions de moulage sensiblement simplifiées de cette partie de l'unité bloc-cylindres-culasse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut prévoir entre les deux chambres à eau de refroidissement, une liaison unique pour chaque cylindre, cette liaison étant constituée par un perçage pratiqué dans la partie de la paroi intérieure du cylindre prolongez au-dessus du fond de la culasse, ce perçage étant dirigé vers le voile de soupape ou vers vecteur. Cette disposition permet un refroidissement inten- tionnel très intense des parties particulièrement sollicitées au point de vue thermique. En effet, par le perçage de liaisons l'eau de refroidissement encore relativement froide qui provient de la chambre à eau de refroidissement du cylindre arrive sous forme d'un jet puissant sur les parties à refroidir0 Les dispositions constructives prises pour améliorer la rigidité de forme du fond de la culasse sont ainsi renforcées. Le refroidissement intensif permet d'éviter l'engorgement par cokéfaction et le tio- cage des injecteurs qui se produisent fréquemment lorsque les conditions de refroidissement sont insuffisantes. Un autre avantage résulte du fait que la réalisation du perçage de liaison est particulièrement simple par suite de la présence de la paroi intérieure du cylindre prol3r.gee vers le haut. les avantages obtenus, conformément à l'invention, par le refroidissement intensif sont particuSièrement renforcés suivant une autre caractéristique de l'invention, en ce que le perçage est disposé du coté du conduit d'échappement. On obtent ainsi un refroidissement particulièrement bon de la paroi chaude du conduit d'échappement et un guidage du jet de refroidissement en direction de l'injecteurs entre les soupapes. Il en résulte que le voile de soupape, également très sensible à la fissuration, est très bien refroidi. Enfin, on peut aussi prévoir d1épaissir, dans la direction de l'axe du perçage de liaison, la zone de bordure dans laquelle ce perçage est pratiqué. On compense ainsi, tout d'a- bord, l'affaiblissement provoqué par le perçage dans cette zone de bordure. Mais, de plus, étant donné que le perçage a une plus grande longueur, on obtient un jet d'eau de. refroidissement très cohérent et bien dirigé. Il en résulte que les avantages mentionnés précédemment et dus à un refroidissement amdliord sont encore renforcés. La description ciaaprè et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'inventions dessins dans lesquels s - la figure 9 est une vue en coupe longitudinale de deux unités de cylindre d'un moteur à combustion interne eonfor- me à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe effectuée suivant la ligne IX-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une unité de cylindre suivant la ligne III-III de la figure 1. L'exemple de réalisation représenté partiellement sur les dessins, correspond à un moteur à combustion interne d'un type particulièrement silencieux. La culasse 2 et le bloc cylindres 3 sont moulés en une seule pièce. Contrairement à oe qui a lieu dans les moteurs de type de construction classique, le carter d'huile (non représenté) est prolongé vers le haut, jusque dans la zone de la chambre à eau 4 de refroidissement du cylindre et fixé en cet emplacement au moyen d'une bride pési- phérique 5 disposée sur la paroi extérieure 4' du cylindre. A l'extrémité inférieure du bloc-cylindres 3, sont prévues des chaises d'appui 4 sur lesquelles sont fixés par vissage, les paliers, non représentésD du vilebrequin qui n'est pas non plats représenté. Comme le montre la figure 2, l'exemple de réalisatior considéré concerne un moteur à culasse à écoulement transversal0 Le conduit d'admission 7 est réalisé sous forme de conduit en spirale. Ce conduit est, comme le conduit d'échappement 8, disposé de façon sensiblement perpendiculaire aux parois latérales 9, 10 de la culasse. Un perçage 14, destiné à recevoir l'injec- teur ou un élément de pompage et d'injection, non représentés, est pratiqué dans le fond 15 de la culasse, dans le plan de symétrie de chaque cylindre passant entre les alésages il et 12 prévus pour le logement des organes de guidage des soupapes, un peu en dehors de l'axe 13 du cylindre.L'axe 16 de l'injecte-=r coupe l'axe 13 du cylindre en faisant un angle aigu. La paroi intérieure 17 de chaque unité de cylindre est prolongée vers le haut au-delà du fond 15 de la culasse et reliée, à ce niveau, aux parois extérieures 9, 10 de la culasse par une paroi intermédiaire 18. La paroi intermédiaire 18 sépare la chambre à eau de refroidissement 4 du cylindre de la chambre à eau de refroidissement 19 de la culasse. La partie de la paroi intérieure 17 du cylindre prolongée au-dessus du.fond 15 de la culasse est désignée par 17'. Dans le domaine des eonduits dwad- mission et d'échappement 7 8, les parois inférieures de ces conduits constituent une par-tie de la paroi intermédiaire 18. La liaison du fond 15 de la culasse avec les parois extérieures 9, 10 de la culasse 2 par la partie de paroi 17' prolongée vers le haut et par la paroi intermédiaire 18 a une importance décisive pour la rigidité de forme du moteur à nombus- tion interne conforme à l'invention. Par cette disposition, le fond de la culasse peut, en effet, se dilater radialement dans une mesure suffisamment grande, car la partie 17' prolongée vers le haut permet une certaine compensation.Mais, d'autre part, la partie 17' prolongée vers le haut constitue un appui pour la paroi intérieure 17 du cylindre, de telle sorte que la soll;- citation de la partie de raccordement 20 du fond 15 de la culas- se à la paroi intérieure 17 du cylindre sous l'action des forces développées par les gaz et des contraintes thermiques, est ré- duite. En outre, la partie de raccordement 20 est bien arrondie, de telle sorte que l'effet d'entaille est également réduit le plus possible dans cette zone. La chambre à eau de refroidissement 4 du cylindre est en liaison avec la chambre à eau de refroidissement 19 de la culasse par un perçage 21 pratiqué du cAte de l'échappemen dans la partie de paroi 17 prolongée vers le haut de la paroi intérieure 17 du cylindre. La partie de la paroi dans laquelle le perçage de liaison 21 est prévu, présente une plus grande épaisseur dans la direction de l'axe du perçage. On peut ainsi compenser l'affaiblissement provoqué par le perçage dans cette partie de paroi.Mais, de plus, on obtient ainsi une certaine extension en longueur du perçage et, par suite, une bonne cohésion et une bonne orientation du jet d'eau de refroidissement arrivant par ce perçage 21 dans la chambre à eau de refroidissement 19 de la culasse. Le perçage 21 est réalisé de façon simple par une opération de perforation de la culasse 2. L'ouverture nécessaire pour cela dans la paroi latérale 10 de la tQte de cylindre, est obturée au moyen d'un bouchon 22. Le perçage 21 est disposé dans le plan de symétrie du cylindre et dirigé vers l'injecteur. Etant donné que le perçage de réception 14 de l'injecteur est, par rapport au perçage de liaison 21, disposé un peu en arrière du voile de soupape 23, le jet d'eau de refroidissement sortant, encore relativement froid, du perçage 21, arrive d'bord sur le voile de soupape 23 et, ensuite, sur l'injecteur. Il est ainsi possible de refroidir également, de façon intensive, le voile de soupape 23 fortement sollicité au point de vue thermique et qui, autrement, a tendance à se fissurer. En raison de ltorientation et de la cohésion du jet d'eau de refroidissement, dues à la présence du perçage 21, on peut aussi assurer un très bon refroidissement de ltinjecteur ou de l'éld- ment de pompage et d'injection. On évite alors l'engorgement par cokéfaction et le blocage de l'injecteur. Les dispositions constrctives et les dispositions techniques de fonderie prises pour obtenir une stabilité de fond me élevée de l'unité bloc-cylindr6s-culasse sont notablement renforcées par les dispositions simples mais efficaces prises pour améliorer les conditions de refroidissement dans les zones critiques. L'évacuation de liteau de refroidissement au radiateur du moteur à combustion interne a lieu à partir de la chambre à eau de refroidissement 19 de la culasse. REVENDICATIONS 1.- Moteur à combustion interne à refroidissemen: par eau comportant une unité bloc cylinritres-eulasse réalisée en une seule pièce avec au moins un conduit d'admission et un conduit d'échappement par cylindre reliant le fond de la culasse aux parois extérieures de l'unité bloc-cylindres-culasse, moteur caractérisé en ce que la paroi intérieure (17) des cylindres est, au moins sur une partie du périmètre, prolongée au-dessus du fond (15) de la culasse, et reliée à ce niveau, aux parois ex- térieures (9, 10) de la culasse (2) par une paroi intermédiaire (18) séparant la chambre à eau de refroidissement (4) des cyl2 dres de la chambre à eau de refroidissement (19) de la culasse0 2.- Moteur à combustion interne à refroidissement par eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi intermédiaire (18) est formée partiellement par les parois de limitation inférieure du conduit d'admission (7) et du conduit d'échappement (8) de chaque cylindre, 3.- Moteur à combustion interne à refroidissement par eau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une liaison unicue pour chaque cylindre est prévue entre les deux chambres à eau de refroidissement (4, 19), cette liaison étant constituée par un perçage (21) pratiqué dans la partie (17') de la paroi intérieure (17) du cylindre prolongée au-dessus du fond (15) de la culasse, ce perçage étant dirigé vers le voile de soupape (23) ou vers l'inJeeteur. 4.- Moteur à combustion interne à refroidissement par eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que le per çage (21) est disposé du cEté du conduit d'échappement (8). 5.- Moteur à combustion interne à refroidissement par eau selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la zone de bordure dans laquelle est pratiqué le perçage de liaison (21) est épaissie dans la direction de l'axe du per çage (21).