Brevet FR2463263A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un moteur à combus- tion interne et elle se rapporte plus particulièrement à un circuit de refroidissement par eau pour un moteur à deux temps, à cylindres en V, à compression dans le carter- moteur, destiné à être utilisé dans des ensembles moteurs hors bord. Les moteurs des ensembles moteurs hors-bord sont, en général, refroidis par eau, l'eau de refroidissement étant pompée dans la masse d'eau dans laquelle l'ensemble moteur fonctionne et retournée à cette masse d'eau. La pompe refoule un débit relativement important d'eau à travers le moteur, la pression et le débit d'eau étant directement fonction de la vitesse du moteur. La pompe doit fournir un débit d'eau de refroidissement suffisant pour maintenir la température du moteur relativement basse dans les conditions de charge maximale. En général, les moteurs de la technique ont utilisé des pompes à eau qui produisent des pressions maximales d'environ 1,4 bars lorsque le papillon des gaz est grand ouvert. Un moteur connu de ce type a été décrit dans le brevet des EUA nO 4.082.068 au nom de Hale intitulé "V-engine Cooling Sys- tem Particularly for Outboards Motors and the Like" (Cir- cuit de refroidissement de moteur en V, en particulier pour ensembles moteurs hors-bord et analogues). Bien que de tels circuits de refroidissement à haute pression fonctionnent, en général, de manière sa- tisfaisante, c'est un fait reconnu que les pressions éle- vées réduisent la durée de vie de la pompe et accroissent la fréquence des fuites du circuit de refroidissement. Conformément à la présente invention, dans un mo- teur à deux temps, à bloc-cylindres en V, à compression dans le cartermoteur et à refroidissement par eau, des chemises de refroidissement sont prévues à l'extérieur du bloc-cylindres au voisinage du carter-moteur. L'eau de refroidissement est envoyée dans une chemise de refroidis- sement de la tubulure d'échappement qui sert à préchauf- 2 2463263 fer l'eau avant qu'elle soit envoyée dans le passage cen- tral axial et dans les passages de refroidissement des cy- lindres et des culasses. D'autres caractéristiques de l'invention apparat- tront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue arrière, avec arrachement partiel, d'un moteur; La figure 2 est une vue de dessous du moteur; La figure 3 est une vue en coupe du moteur, sui- vant la ligne 3-3 de la figure 2; La figure 4 est une vue en bout d'une rangée de cylindres, après enlèvement de la culasse; La figure 5 est une vue en coupe du moteur, sui- vant la ligne 5-5 de la figure 1; et la figure 6 est une représentation schématique du circuit de refroidissement du moteur. Les figures représentent un moteur 10 à deux temps, à six cylindres en V, particulièrement conçu pour être utilisé dans un ensemble moteur horsbord. Le moteur 10 comporte un bloc-cylindres 11 muni de deux culasses 12 et d'une tubulure d'admission coulée 13 qui délimite, en. combinaison avec la base ou pointe du V du bloc, un carter- moteur 14 à l'intérieur duquel un vilebrequin 15 est mon- té à rotation. Le bloc-cylindres 11 est coulé dans le sable et il comporte six cylindres 16 disposés en-deux rangées 17 formant un V à angle d'ouverture de 740, les deux rangées étant verticalement décalées l'une par rap- port à l'autre de façon à décaler les bielles 18 les unes par rapport aux autres. Les bielles 18 sont montées tou- rillonnantes sur les manetons 19 du vilebrequin 15 et sont montées pivotantes sur les pistons 20 au moyen d'axes. Le bloc-cylindres 11 en aluminium coulé dans le sable en une seule pièce comporte un conduit d'échappe- ment accordé venu de fonte qui comprend un prolongateur 21 de lumière qui s'étend à partir de la lumière d'échap- pement 22 de chaque cylindre 16, les prolongateurs 21 de chaque rangée de cylindres étant raccordés à une chambre à gaz d'échappement correspondante 23. Les chambres 23 à gaz d'échappement débouchent à l'extérieur vers le bas, par des ouvertures 24 formées dans le dessous du bloc-cylindres 11 et déchargent les gaz dans des passa- ges d'échappement formés dans la partie inférieure, non représentée, de l'ensemble moteur hors-bord. Une cloison 25 formée entre les deux chambres d'échappement 23 et des cloisons 26 formées entre chacune des chambres d'é- chappement 23 et la rangée de cylindres correspondante 17 délimitent un passage central axial 27 à travers le bloc-moteur. Le passage central axial 27 est obturé en traits interrompus sur la figure 1, venue de fonte avec le bloc-moteur 11. Le bloc-moteur 11 est coulé dans le sable, en aluminium, en utilisant des noyaux en sable. Chacune des chambres 23 à gaz d'échappement et les pas- sages 21 de prolongement des lumières qui lui corres- pondent sont formés en utilisant un unique noyau. Ain- si, le moteur 10 n'est pàs susceptible d'être endommagé par infiltration d'eau dans les conduits d'échappement. Le carter-moteur 14 est divisé en compartiments 29, un pour chaque cylindre 16, par des plateaux-mani- velles 30, formés sur le vilebrequin 15, qui supportent les manetons 19. Chaque compartiment 29 comporte son propre passage d'admission 31 muni d'une soupape pour introduire le mélange air-carburant provenant d'un des carburateurs (non représenté) afin qu'il soit comprimé dans ledit compartiment 29 du carter-moteur. Le mélan- ge air-carburant est envoyé, à la sortie du carter-moteur 14, dans chacun des cylindres 16 par des orifices de transfert 32, 33 et 34 agencés de façon à assurer un balayage en boucle, comme enseigné dans le brevet des EUA nO 4.092.958, au nom de Hale. Etant donné que le fonctionnement du moteur 10 engendre une grande quantité de chaleur, on utilise un circuit de refroidisse ent par eau qui comporte des passages de refroidissement agencés de façon à assurer une répartition relativement uniforme de la température dans tout le bloc-moteur 11 et dans les culasses 12. Dans le mode de réalisation préféré, chaque rangée 17 de cylindres est munie d'une paroi extérieure 35 qui entoure la rangée de cylindres et est fermée par la culasse 12 pour délimiter des chemises de refroidisse- ment supérieures 36 des cylindres qui entourent l'ex- trémité côté culasse de chacun des cylindres 16. Les extrémités inférieures des cylindres 16 sont munies de chemises de refroidissement extérieures 37 disposées ad- jacentes au carter-moteur 14, à l'extérieur du bloc-cy- lindres en V 11, et venues de fonte avec lui. Ces che- mises de refroidissement extérieures 37 s'étendent sur toute la longueur verticale du moteur 10 et servent à refroidir les extrémités inférieures des cylindres ainsi qu'à assurer un refroidissement important du carter- moteur 14 et des passages de transfert 32, 33 et 34, accroissant ainsi le rendement volumétrique de l'action de pompage dans les chambres 29 du carter-moteur. A l'intérieur du bloc-moteur 11, les extrémités inférieures des cylindres 16 sont refroidies par le passage de re- froidissement central axial 27 délimité par les cham- bres d'échappement 23, par les extrémités inférieures des cylindres 16 et par les passages de transfert 32, 33 et 34. Une plaque de fermeture 38 est disposée au- dessus des chambres à gaz d'échappement pour délimiter une chambre 39 de refroidissement de la tubulure et des chambres 40 de refroidissement des culasses sont formées dans chacune des culasses 12. Ainsi, des principales régions génératrices de chaleur du moteur 10 sont pres- que complètement entourées par des chemises d'eau et des passages à eau. 2463263 L'eau de refroidissement est fournie au moteur par une pompe à eau classique 41 schématiquement repré- sentée sur la figure 6. La pompe est raccordée par des plaques de montage 42, schématiquement représentées sur la figure 6 de façon à fournir l'eau de refroidissement au moteur 10. L'eau de refroidissement entre dans le moteur 10 par l'ouverture 43 formée dans le dessous du bloc 11 au-dessous de la cloison 28 puis s'écoule par une ouverture 44 usinée dans la cloison 25 formée entre les chambres d'échappement jusque dans la chemise 39 de refroidissement de la tubulure d'échappement. Après que l'eau a été préchauffée dans la chemise 39 de re- froidissement de la tubulure, elle sort de la chemise 39 de refroidissement de la tubulure, au voisinage du sommet du bloc 11, par des passages percés 45 et pénè- tre dans les extrémités supérieures des deux chemises de refroidissement extérieures 37 et dans le passage de refroidissement central axial 27, représenté plus claire- ment sur les figures 4 et 5. A la sortie du passage central 27, l'eau de re- froidissement s'écoule par des passages 46 percés dans la paroi qui sépare le passage central axial 27 des chemises supérieures 36 des cylindres. Les chemises supérieures 36 des cylindres sont également alimentées en eau de refroidissement par des passages 47 percés à travers les chemises extérieures 37. Bien que l'on ait représenté, dans chaque rangée 17 de cylindres, trois passages 46 qui raccordent la chemise supérieure 36 des cylindres au passage central 27 et six passages 47 rac- cordés aux chemises extérieures 37, dans le mode de réa- lisation préféré, l'une des caractéristiques de cette construction de moteur est la souplesse qu'elle permet dans le choix de la position et du nombre de passages percés, ce qui permet une grande liberté de conception pour réaliser l'équilibrage de l'écoulement de l'eau de refroidissement dans le moteur. En outre, les trous sont percés parallèlement à l'axe des cylindres, pour la facilité de la fabrication. Ainsi, on réalise un circuit de refroidissement très ouvert qui peut fonc- tionner à une pression d'eau bien inférieure à celle utilisée dans les moteurs comparables de la technique antérieure. Par exemple, le présent moteur peut fonc- tionner à une pression d'eau bien inférieure à celle utilisée dans les moteurs comparables de la technique antérieure. Par exemple, le présent moteur peut fonc- tionner avec une pression d'eau maximale d'environ 1 bar par rapport à une pression de 1,4 bars dans les mo- teurs de la technique antérieure. A la sortie des chemises d'eau supérieures 36 des cylindres, l'eau de refroidissement s'écoule dans les chambres 40 de refroidissement des culasses. Ces chambres 40 sont venues de fonte avec chacune des cu- lasses 12 pour éliminer les risques de fuite et sont formées avec des passages qui entourent chaque chambre de combustion et sa bougie d'allumage. L'eau de refroi- dissement quitte les culasses 12, par des orifices de sortie 48 et est évacuée à travers la plaque de monta- ge 42 et par la partie inférieure (non représentée) de l'ensemble de moteur hors-bord. Des robinets 49 à commande thermostatique et une soupape 50 d'excès de pression servent à régler la tem- pérature de fonctionnement du moteur dans diverses con- ditions de fonctionnement, comme plus particulièrement représenté sur la figure 6. Au ralenti, il est désirable de faire fonctionner le moteur à une température plus élevée que lorsque le papillon des gaz est grand ouvert afin de réduire au minimum les ratées d'allumage et é- viter un fonctionnement erratique tandis que, dans la position pleins gaz, le moteur fonctionne efficacement à des températures nettement plus basses. Etant donné que la pression de refoulement de la pompe 41 est direc- tement fonction de la vitesse du moteur, on peut utiliser une soupape 50 d'excès de pression pour limiter le débit d'eau de refroidissement au ralenti tandis que l'on ou- vre cette soupape, pour assurer le plein débit d'eau de refroidissement, aux vitesses élevées. Pour régler la température du moteur au ralenti, les robinets thermo- statiques sont réglés de façon à s'ouvrir à la tempéra- ture de fonctionnement voulue. Ainsi, le moteur peut fonctionner à la température voulue, d'environ 61,70C, au ralenti tout en fonctionnant à une température nette- ment inférieure à pleins gaz. Des conduits de purge sont prévus pour évacuer l'eau du moteur lorsque ce dernier ne fonctionne pas. Des passages de purge 51 ont été représentés schémati- quement sur la figure 6 et ils sont formés par des pe- tits passages percés dans la plaque de montage 42. Du fait de leurs petites dimensions, ils ne détournent pas suffisamment l'eau de refroidissement pendant que le mo- teur est en marche pour modifier de manière significati- ve la circulation de l'eau de refroidissement. 8246326e REVENDICATIONS 1) Moteur à deux temps, à compression dans le carter- moteur, à refroidissement par eau, pour ensemble moteur hors-bord, ce moteur comportant plusieurs cylindres (16) disposés en deux rangées (17) formant un V, un carter- moteur disposé à la pointe du V, une tubulure d'échappe- ment (23) et des moyens (41) d'alimentation en eau de refroidissement, ce moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens de refroidissement extérieurs (37) pour recevoir l'eau de refroidissement des moyens d' alimentation et pour envoyer l'eau de refroidissement le long des cylindres (16) sur le côté extérieur du V, au voisinage du carter moteur. 2) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement extérieurs compren- nent deux chemises de refroidissement extérieures (37), une de chaque côté dudit V. 3) Moteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que- les moyens d'alimentation en eau de refroidissement comprennent des moyens de préchauffage (39) pour pré- chauffer l'eau de refroidissement.- 4) Moteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que la tubulure d'échappement (23) est positionnée à l'intérieur du V précité et en ce que les moyens de pré- chauffage (39) comprennent une chemise disposée à l'ex- térieur de la tubulure, au sommet du V. ) Moteur selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une chambre de refroidissement centrale axiale (27) formée entre les rangées (17) de cylindre et la tubulure d'échappement (23), cette chambre de refroidissement centrale recevant de l'eau de re- froidissement des moyens d'alimentation en eau de re- froidissement. 9 2463263 6) Moteur à deux temps, à compression dans le carter- moteur, à refroidissement par eau, pour ensemble moteur hors-bord, caractérisé en ce qu'il comporte: A) un bloc-cylindre (11) ayant des alésages de cylindres (16) disposés en deux rangées (17), ces ran- gées étant orientées obliquement l'une par rapport à l'autre dans une disposition en V; B) un carter-moteur (14) fixé aux extrémités des rangées de cylindres au voisinage de la pointe inférieure du V; C) deux culasses (12) fixées chacune à l'extrémité d'une rangée de cylindres respective, à l'opposé du carter-moteur; D) une tubulure (23) à gaz d'échappement disposée entre les rangées de cylindres; E) une chambre de refroidissement centrale axia- le (27) ayant des parois communes avec chacune des ran- gées de cylindres et avec la tubulure à gaz d'échappe- ment; F) deux chemises de refroidissement extérieures (37), chacune disposée à l'extérieur de l'une des ran- gées de cylindres, à l'opposé de la chambre de refroi- dissement centrale axiale, ces chemises de refroidisse- ment extérieures étant positionnées au voisinage de l'extrémité adjacente au carter-moteur des cylindres; et G) des moyens (41) d'alimentation en eau de re- froidissement pour introduire de l'eau de refroidissement dans chacune des chemises de refroidissement extérieures et dans la chambre de refroidissement centrale. 7) Moteur selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: H) deux chemises supérieures (36) de refroidisse- ment des cylindres dont chacun entoure l'extrémité côté culasse de l'une des rangées (17) de cylindres; et I) des passages centraux (46) à eau de refroidisse- ment qui raccordent chacune des chemises supérieures de refroidissement des cylindres à la chambre de refroi- dissement centrale (23). 8) Moteur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: J) des pasEsages extérieurs (47) à eau de refroi- dissement qui raccordent chacune des chemises supérieures de refroidissement des cylindres à l'une des chemises de refroidissement extérieures (37). 9) Moteur selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: K) une chemise (39) de refroidissement de la tubu- lure d'échappement (23) disposée adjacente à la tubulure d'échappement, du côté opposé à celui o est située la chambre de refroidissement centrale (27), les moyens d'alimentation fournissant l'eau de refroidissement à la chemise de refroidissement de la tubulure. ) Moteur selon la revendication 8 caractérisé en ce que les passages centraux (46) à eau de refroidisse- ment et les passages extérieurs (47) à eau de refroi- dissement sont formés par des alésages cylindriques pa- rallèles aux axes des cylindres correspondants (16). 11) Moteur selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: L) deux chambres (40) de refroidissement de cu- lasse, une dans chacune des culasses; et M) des passages à eau de refroidissement de cu- lasse reliant chacune des chambres de refroidissement de culasse à l'une des chemises supérieures (36) de refroi- dissement des cylindres.