Brevet FR2500907A1 — publié le 19820903

L'invention concerne un bloc pour moteur à com- bustion interne à piston, en particulier moteur diesel, com- portant au moins un cylindre avec un piston mobile axiale- ment à l'intérieur, un carter définissant un volume de vile- brequin prévu à une extrémité de ce cylindre pour recevoir un vilebrequin entraîné par le mouvement axial du piston -dans le cylindre, des supports étant prévus au moins sur les faces frontales du bloc pour recevoir les paliers du vile- brequin, et au moins une culasse recouvrant ce bloc du côté opposé au vilebrequin et pouvant être connectée au bloc par des goujons, ce bloc comportant au moins un espace libre entre la paroi externe du cylindre et la paroi interne du bloc entourant le cylindre pour y faire circuler un agent calopor- teur. Les moteurs à combustion interne à piston, comme les moteurs diesel, les moteurs OTTO entre autres, comportent un bloc moteur, dans lequel est logé au moins un cylindre avec un piston et un embiellage. Les blocs moteur, qui selon la grosseur et la réalisation du moteur, sont en aluminium, en fonte ou en acier peuvent être conçus de façon à comporter d'une part un certain nombre de cylindres et d'autre part des pièces d'obturation aux deux extrémités de ce bloc; un carter et une culasse. Pour recevoir l'embiellage, des sup- ports de paliers sont prévus dans le bloc et en outre des canaux sont prévus pour l'alimentation et l'évacuation du bloc moteur en un agent caloporteur pour le refroidissement ou l'égalisation des températures. Dans la zone du plan de joint ou de séparation entre la culasse et le cylindre avec le bloc moteur d'une part et entre le bloc moteur et le carter d'autre part sont prévues des garnitures d'étanchéité qui servent à rendre étanche le bloc moteur vis à vis de la cu- lasse ou du carter. L'expérience des moteurs à combustion interne de ce type a montré qu'un point particulièrement fra- gile est l'étanchéité entre le bloc moteur et la culasse, et cette étanchéité est la cause des pannes répétées. A cela s'ajoute que dans les moteurs à combustion interne connus, il se développe souvent des tensions, en particulier entre le cylindre et la culasse parce que l'échauffement du cylin- dre au voisinage de la zone de combustion est très élevé et que les systèmes de refroidissement connus ne peuvent être la plupart du temps assez efficaces pour faire face à cet énorme afflux de chaleur. Pour éviter autant que possible cet inconvénient, dans les moteurs à combustion interne à piston, ces moteurs sont réalisés selon le principe dit à densité de chaleur, la densité de chaleur étant obtenue par le fait que des isolations thermiques sont prévues autour du volume de com- bustion. Ces isolations sont réalisées soit par des cloison- nements, soit par des mesures constructives, en particulier de l'embiellage et de la culasse. Un moteur à combustion interne connu du type dit à densité de chaleur présente un embiellage disposé en face de chaque cylindre de travail, l'embiellage étant constitué essentiellement d'un piston formant deux ensembles. Un en- semble assure la fonction d'étanchéité et l'autre ensemble la fonction de guidage du piston dans le cylindre de travail. L'ensemble de guidage qui est constitué d'un support de seg- ment, d'une enveloppe soutenant ce support et d'un pied dé- bouchant dans l'enveloppe présente à l'intérieur de l'enveloppe un volume de combustion avantageusement de révolution, qui est isolé thermiquement aussi bien par rapport au support de segment que par rapport au pied du piston. L'isolement thermique du volume de combustion peut ainsi être réalisé par une zone étroite dans le matériau constituant la liaison de l'enveloppe au support de segment et/ou de l'enveloppe au pied et/ou par une charge de matériau particulière avec un mauvais coefficient de conductibilité thermique. Par ces réalisations et dispositions du volume de combustion, la chaleur de combustion provenant de la combustion de l'air avec les particules de carburant est largement retenue et ne peut être transmise que par la zone étroite au support de segment ou au pied du piston, de sorte qu'en particulier les segments de piston sur leur support échappent à une forte surchauffe et que le support de segment même avec son entre- toise dite de feu se déplace le long de la paroi du cylindre en glissant avec une très bonne étanchéité. L'autre ensemble qui sert au guidage du piston dans la chambre de travail est largement protégé de la chaleur de combustion et est réa- lisé de façon à ne recevoir que les forces normales, et évacue la chaleur de combustion résiduelle vers le pied du piston et Un agent de refroidissement projeté sur celui-ci (voir B DE 2 545 588). Partant de ces considérations, la présente inven- tion a pour but de réaliser un bloc moteur pour moteur à com- bustion interne à piston dans lequel les tensions entre le cylindre et le bloc d'une part et la culasse d'autre part, sont largement évitées, et les déformations, en particulier du cylindre, résultant des inégalités de températures et/ou d'influences des forces normales des pièces motrices sur le cylindre, et ainsi aussi sur le bloc moteur, peuvent être absorbés élastiquement en particulier par le cylindre. Conformément à la présente invention ce résultat est obtenu par le fait que chaque cylindre est connecté à la paroi du bloc qui l'entoure par au moins une plaque de liaison annulaire disposée au voisinage d'une zone médiane de chaque cylindre, et qu'en dehors de ses connexions avec la paroi externe du cylindre et la paroi interne du bloc, cette plaque présente des moyens de fixation pour les goujons connectant la culasse au bloc moteur, et qu'un volume se trouvant entre la paroi externe du cylindre et la paroi in- terne du bloc et délimité axialement par la plaque de liai- son et la culasse, est munie d'au moins une canalisation d'alimentation et d'évacuation de ce volume pour l'agent ca- loporteur et que cette plaque de liaison annulaire est dis- posée à une distance suffisante du plan de séparation entre le cylindre et la culasse pour que>en particulier la zone du cylindre située entre la plaque de liaison et ce plan de sépration, puisse être réalisée de façon à pouvoir se déformer élastiquement. Grâce à cette disposition, le problème envisagé par la présente invention est résolu avantageusement, parce que le cylindre sollicité à une déformation par l'influence de la chaleur des gaz de combustion et des forces motrices peut s'adapter facilement à ces déformations par suite de sa souplesse. Par la capacité d'adaptation élastique du cy- lindre, les déformations permanentes de celui-ci sont évitées de sorte que les pertes par frottement entre le piston et les surfaces de glissement du cylindre peuvent être extrême- ment réduites. Un autre avantage de cette disposition peut être vu dans le fait que les tendeurs assurant la connexion de la culasse au bloc moteur sont accrochés dans un plan qui reste très à l'abri des tensions thermiques. Ceci a encore pour conséquence que les tendeurs qui peuvent être réalisés avec une faible rigidité thermqiue peuvent être déplacés facilement dans leurs encrages même après plusieurs heures de fonctionnement de la machine parce qu'ils ont peu tendance à se bloquer sous l'influence de la chaleur. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins ci-joints et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les dessins montrent figure 1, une vue en coupe d'un bloc moteur sui- vant le plan I-I de la figure 2, sans la culasse et sans le carter, et figure 2, une vue du dessus d'un bloc moteur de trois cylindres, la culasse étant enlevée. Le bloc moteur 1 selon l'invention, pour moteur à combustion interne à piston, par exemple un moteur diesel, est constitué essentiellement d'une enveloppe externe 2 et d'au moins un cylindre 3 disposé à l'intérieur de cette en- veloppe. L'enveloppe 2 qui reçoit à une de ses extrémités au moins une culasse 4 obturant le cylindre 3 et à son autre extrémité un carter 5, comporte en plus des parois de sépa- ration latérales et des parois de séparation frontales qui toutes ensemble entourent le cylindre logé dans le bloc. Dans le bloc 2 est prévu un embiellage non représenté sur le dessin, et qui est constitué essentiellement d'au moins un piston déplaçable axialement dans le cylindre 3 et d'une bielle connectant ce piston à un vilebrequin. Le vilebrequin est logé dans un volume 6 du bloc moteur 1 et les parois latérales frontales du bloc sont munies de creux 7 pour re- cevoir les paliers de ce vilebrequin. Pour conférer au cylindre 3, en particulier dans la zone exposée à la chaleur de combustion, une élasticité empêchant une déformation permanente, le cylindre est fixé au bloc 1 par une plaque annulaire 8, constituant une partie du bloc formé par l'enveloppe et le cylindre. La plaque 8 est disposée entre la paroi externe du cylindre 3 et la paroi interne de la partie du bloc 1 entourant le cylindre, et est dimensionnée de façon à fournir un appui suffisant au cylin- dre sur les parois du bloc, mais de façon à peu gêner les parties du cylindre 9,10 s'étendant vers le haut et vers le bas dans leur mobilité dans le cadre d'une élasticité de ces parties du cylindre. Entre la paroi externe du cylindre 3 et la paroi interne du bloc 1 sont prévus des espaces libres 11, 12 qui sont séparés l'un de l'autre simplement par la plaque 8. Les espaces libres 11, 12 qui servent à freiner le transfert de la chaleur de combustion du cylin- dre 3 vers le bloc 1 peuvent en outre être garnis d'un agent caloporteur pour l'équilibrage des températures, qui peut être introduit dans ces espaces et en particulier dans le volume 11 à la hauteur de la zone 9 du cylindre plus forte- ment influencé par la chaleur des gaz de combustion. Pour l'introduction d'un tel agent caloporteur, par exemple de l'huile ou du carburant diesel, on peut prévoir en parti- culier dans la plaque 8 un alésage 13 qui débouche dans le volume il par une conduite de branchement 14. Pour pouvoir évacuer cet agent hors du volume 11, on peut prévoir une conduite d'évacuation 15 sur le c8té opposé de la même pla- que 8 reliant ce volume il au volume 6 du vilebrequin, et o ce volume peut se vider par une conduite d'évacuation non représentée sur le dessin, logée dans la culasse 4.X Pour la fixation de la culasse 4 sur le bloc mo- teur 1 sont prévus sur la plaque 8 plusieurs ancrages ou moyens de fixation 13 disposés concentriquement autour de l'axe X du cylindre 3. Des goujons 17 peuvent être vissés dans ces ancrages à partir de la culasse. Les goujons 17 peuvent ainsi traverser le volume 11 au dessus de la nervure 8, entre celle-ci et la culasse de sorte qu'ils sont arrosés par l'agent caloporteur. Les surfaces du cylindre 3 et du bloc 1 en regard de la culasse 4 sont avantageusement usinées planes et sont connectées de façon positive a la culasse de façon qu'il soit possible de renoncer a l'interposition d'un joint. D'éventuelles fuites, qui par exemple pourraient par- venir vers l'extérieur à partir du cylindre 3 le long de la surface 18 du cylindre appliquée contre la-culasse ne par- viennent que dans le volume 11 prévu entre le cylindre et la paroi interne du bloc 1 o elles sont entraînées par le courant permament d'agent caloporteur et évacuées avec celui- ci. Même d'éventuelles particules de calamine ou d'un autre produit qui pourraient parvenir dans le volume il par le plan de séparation 18 n'ont aucune conséquence sur le processus de combustion et également sur le moteur a combustion interne dans la mesure o elles sont prises par un filtre (non repré- senté sur les dessinu) prévu sur le circuit de l'agent calo- porteur et peuvent être séparées. Pour pouvoir obtenir un bloc plus léger, les vo- lumes 11, 12 prévus entre le cylindre 3 et les parois qui l'entourent, peuvent être réalisés avec une section en forme de V vue dans le plan de section longitudinale du bloc, ces volumes présentant leur plus grande largeur d'ouverture vers la culasse 4 et vers le volume 6 du vilebrequin. De cette façon, on peut être assuré que les éléments de moule, après coulée du bloc 1 peuvent être retirés axialement sans diffi- cultés, ce qui permet de simplifier l'outillage de façon considérable. Dans les cas o une ventilation est souhaitable, en particulier avec plusieurs cylindres 3 dans un bloc 1, les parois 19 séparant les cylindres les uns des autres peu- vent être munies d'ouvertures 20 par lesquelles l'air de ventilation peut être soufflé dans un sens ou l'autre. Le bloc moteur 1 va maintenant être décrit et re- présenté dans le cas d'un bloc à trois cylindres. Bien entendu il est possible de prévoir un plus grand nombre de cylindres 3 disposés les uns à la suite des autres suivant l'axe du vilebrequin et de réaliser tous ces cylindres comme ceux qui sont représentés sur les figures 1 et 2. Une forme de réalisation avantageuse d'un tel bloc 1 peut par exemple comporter trois cylindres 3 qui sont suffisants dans la plupart des cas, qui produisent la force motrice en coopé- ration avec les élements moteur et les moyens de commande, o le principe du bloc 1 peut être appliqué avec plus de trois cylindres ou dans une machine à un seul cylindre. Dans la représentation des cylindres 3 sur la figure 2, les cylindres sont liés les uns aux autres en di- rection longitudinale du bloc 1. Ceci n'excluttoutefois pas que les parois des cylindres 3 puissent être séparées et restées ainsi annulaires, et les espaces 11 et 12 formés autour des cylindres peuvent être également annulaires au- tour des cylindres 3. Enfin, l'invention n'exclut pas d'avoir par exemple un volume 11 annulaire et l'autre volume 12 cor- respondant à la représentation de la figure 2 avec une in- terruption dont le guidage annulaire est réalisé par les cylindres 3 adjacents les uns aux autres. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les mo- difier notamment par substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention. C0907 REVENDICATIONS: 1.- Bloc pour moteur à combustion interne à pis- ton, en particulier moteur diesel, comportant au moins un cylindre avec un piston mobile axialement à l'intérieur, un carter définissant un volume de vilebrequin prévu à une extrémité de ce cylindre pour recevoir un vilebrequin en- tralné par le mouvement axial du piston dans le cylindre, des supports étant prévus au moins sur les faces frontales du bloc pour recevoir les paliers du vilebrequin, au moins une culasse recouvrant ce bloc du côté opposé au vilebrequin et pouvant être connectée au bloc par des goujons, ce bloc comportant au moins un espace libre entre la paroi externe du cylindre et la paroi interne du bloc entourant le cylindre pour y faire circuler un agent caloporteur, caractérisé en ce que chaque cylindre (3) est connecté à la paroi du bloc (1) qui l'entoure par au moins une plaque de liaison annu- laire externe du cylindre et la paroi interne-du bloc, cette pla- que présente des moyens de fixation (7) pour les goujons (17) connectant la culasse (4) au bloc moteur, çt qu'un volume (11) se trouvant entre la paroi externe du cylindre et la paroi interne du bloc et délimité axialement par la plaque de liaison et la culasse, est muni d'au moins une canalisa- tion (13, 14, 15) d'alimentation et d'évacuation de ce vo- lume pour l'agent caloporteur, et que cette plaque de liai- son annulaire est disposée à une distance suffisante du plan de séparation(18) entre le cylindre et la culasse pour queen particulier la zone (9) du cylindre située entre la plaque de liaison et ce plan de séparationpuisse être réa- lisée de façon à pouvoir se déformer élastiquement. 2.- Bloc moteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le volume (11) se trouvant entre la plaque de liaison (8) et le plan de joint (18) présente la forme d'une cavité annulaire dont la profondeur concentriquement à l'axe longitudinal X du cylindre (3) est limitée par la plaque de liaison (8) elle-même. 3.- Bloc moteur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le volume (11) ne s'étend en profondeur à partir du plan de joint (18) que dans la zone ou le cylindre (3) est exposé à la chaleur des gaz de combustion du côté de ce plan de joint (18). 4.- Bloc moteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les surfaces du cylindre (3) et du bloc moteur (1) en regard du plan de joint (18) sont usinées en plan de façon en soi connue et que ces surfaces sont appliquées à plat sans interposition d'une garniture contre la culasse (4). 5.- Bloc moteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la plaque de liaison (8) est munie d'au moins une conduite d'admission (13) alimentant le volume (11) avec un fluide caloporteur d'égalisation des températures, cette conduite étant elle même équipée d'une conduite de branche- ment (14) la connectant au volume correspondant. 6.- Bloc moteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la plaque de liaison (8) en plus d'une con- duite d'admission (13) et d'une conduite de branchement (14) est en outre munie d'au moins une conduite (15) d'évacuation et que cette conduite d'évacuation débouche à partir du vo- lume (11) dans le volume du vilebrequin (6). 7.- Bloc moteur selon la revendication 1, caracté- risé en que le volume (11) se trouvant entre la paroi du cylindre (3) et la paroi interne du bloc (1) présente en direction longitudinale du cylindre et du bloc une configu- ration en forme de V avec une ouverture s'élargissant à travers le plan de joint. 8.- Bloc moteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'entre la paroi externe du cylindre (3) et la paroi interne du bloc (1) est prévu un autre volume annulaire (12) limité en hauteur par la plaque de liaison (8) vis à vis du volume (11) refroidi, et que ce volume en direction longitudinale du cylindre et du bloc présente une configura- tion en forme de V dont l'ouverture s'élargit vers le volume de vilebrequin (6). 9.- Bloc moteur selon la revendication 1 dans le- quel sont prévus au moins deux cylindres disposés l'un der- rière l'autre en direction axiale du vilebrequin, ces cylin- dres présentant entre eux une cloison de séparation, caracté- risé en ce que dans la zone de l'extrémité du cylindre (3) faisant saillie dans le volume (6) du vilebrequin, chaque cloison présente une ouverture (20) pour une ventilation du volume du vilebrequin et/ou du volume du cylindre adjacent à ce volume du vilebrequin.