Brevet FR2488652A1 — publié le 19820219

L'invention a trait à un siège de soupape rapporté pour moteur à combustion interne, en particulier pour sou- pape d'échappement de moteur à combustion interne, à injec- tion directe et à compression d'air, o la culasse est fortement sollicitée thermiquement et o le diamètre de cylindre se situe entre 80 et 150 mm, le siège rapporté, vu en coupe transversale, étant conçu de forme générale rectangulaire. Les sièges de soupape rapportés pour moteurs à combustion interne sont de nos jours le plus souvent fa- briqués en fonte spéciale avec addition de chrome et de molybdène. En général, ils résistent suffisamment aux sol- licitations. Cependant, dans les moteurs à combustion in- terne, à injection directe et à compression d'air, il peut arriver, suivant le procédé de formation du mélange ou le procédé de combustion, et selon la conception du moteur, que l'entre-sièges entre la soupape d'admission et la sou- pape d'échappement dans la culasse subisse des températures, côté chambre de combustion, de 400'C et plus. Ceci est principalement le cas lorsqu'on prévoit une haute inten- sité de tourbillon d'air dans la chambre de combustion et de petites ouvertures de chambre. Dans le cas de pareilles températures il peut arriver, que des fissures apparaissent dans le siège rap- porté de la soupape d'échappement, qui le cas échéant mè- nent à des dégâts au moteur et à sa défaillance. Les fis- sures se forment le plus fréquemment dans la zone de l'entre- sièges, parce que c'est là que règnent les températures les plus élevées, d'o flexion la plus forte du fond de cu- lasse en raison des gradients élevés de température. Les contraintes de flexion du siège rapporté, dues à la flexion thermique, conduisent avec les contraintes mécaniques à la formation de fissures décrite ci-dessus. C'est là qu'intervient l'invention qui a pour but, sans utiliser des matériaux onéreux et sans compliquer la fabrication ou la mise en place des sièges rapportés, de trouver une solution qui évite la formation de fissures dans les sièaes rapportés. Conformément à la présente invention ce résultat est obtenu par le fait que la hauteur du sièee rapporté en mm est plus petite ou au plus égale au quotient entre le chif- fre "55" et le gradient moyen de température, mesuré en K/mm côté chambre de combustion de la culasse (h La réflexion concluante est donc fondée sur la di- minution des efforts de traction dus à la flexion dans le siège rapporté, en ce sens que la hauteur des sièges est réduite, c'est-à-dire est limitée à une cote, o les efforts de traction peuvent encore être rattrappés par le matériau. Selon une autre caractéristique complémentaire de l'invention, il est proposé que le gradient moyen de tempé- rature en K/mm soit déterminé à partir de la différence entre les températures T1 sur la culasse, côté chambre de combus- tion, au centre de l'entre-sièges, et la température T2 à proximité de la paroi du cylindre, et que le quotient T grad = (T1 - T2)/a en K/mm est formé à partir de cette différence T1 - T2 et de l'écart a en mm entre les points de mesure. De cette manière on obtient le gradient moyen ef- fectif de température, qui est finalement déterminant pour les réflexions sur lesquelles se base l'invention. D'autres caractéristiques de l'invention ressorti- ront de la description suivante d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins. La figure 1 est une vue en plan représentant une disposition des sièges rapportés dans une culasse, vus du côté de la chambre de combustion, La figure 2 est une vue en coupe suivant la Iigne II- Il de la-figure 1, et La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, avec esquisse de la déformation ther- mique de la paroi de la culasse. Sur les figures 1 à 3, le cylindre d'un moteur à combustion interne est désigné par 1 et-la culasse, essen- tiellement fabriquée en fonte grise, par 2. Le cylindre 1 présente un diamètre D et son centre est formé par l'intersection de deux axes x, y. A l'intérieur du diamètre D sont mis en place dans la culasse 2 un sièqe rapporté 3 plus petit d'une soupape d'échappement non repré- sentée et un siège rapporté 4 plus grand d'une soupape d'ad- mission également non représentés. Comme on peut le voir sur la figure 1, les centres des sièges rapportés 3,4 se situent sur un axe w qui, bien que parallèle, est pourtant décalé latéralement d'une dis- tance e par rapport à l'axe x. Si pendant le fonctionnement le moteur est sollicité thermiquement de telle façon que côté chambre de combustion à la surface de paroi de la cu- lasse 2 dans la zone de l'entre-sièges, à savoir dans la partie entre les deux sièges rapportés 3, 4, apparaissent des températures de 4000C et plus, la paroi de la culasse 2 fléchit, tel que représenté sur laficure 2, notamment en direction de l'axe z vers la chambre de combustion de manière telle qu'il doive en résulter une formation de fissures - dans la zone 5 du siège rapporté 3 pour la soupape d'échap- pement. Pour éviter cela, on mesure à la surface côté cham- bre de combustion de la paroi de la culasse 2 1a température T1 au point 6, donc au milieu de l'entre-sièges, et la tem- pérature T2 au point 7 à proximité de la paroi du cylindre 1, puis on déduit T2 de T1 et on divise la valeur par l'écart a, mesuré en mm, entre les deux points 6 et 7. On obtient le gradient moyen de température, grad T en K/mm. Si l'on doit donc éviter une formation de fissures dans les sièges rapportés 3, 4, il faut que leur hauteur h en mm soit plus petite ou au plus égale à 55/Qrad T. Il faut encore signaler pour finir, que l'écart a peut aussi être déterminé en déduisant l'écart e de la moitié du diamètre de cylindre D/2 (a = D/2 - e en mm). REVENDICATIONS: 1. Siège de sou'ape rapporté pour moteur à combus- tion interne, en particulier pour soupape d'échappement de moteur à combustion interne, à injection directe et-à com- pression d'air, o la culasse est fortement sollicitée ther- miquement et o le diamètre de cylindre se situe entre 80 et 150 mm, le siège rapporté étant conçu, vu en coupe ra- diale, de forme générale rectangulaire, caractérisé par le fait que la hauteur (h) du siège rapporté (3, 4) en mm est inférieure ou au plus égale au quotient entre le chiffre "55" et le gradient moyen de température (grad T), mesuré en K/mm, du côté chambre de combustion de la culasse (2) (h 2. Siège de soupape rapporté, selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que le gradient moyen de température (grad T) en K/mm est déterminé à partir de la différence entre les températures côté chambre de combus- tion sur la culasse (2) dans le centre de l'entre-siège (6 {T1}) et la température (7 {T2}) à proximité du dia- mètre de cylindre (D), et que le quotient (grad T = T1 - T2) /a en K/mm) est formé à partir de cette différence (T1 T2) et de l'écart (a) en mm entre les points de mesure (6, 7).