Brevet FR2569768A1 — publié le 19860307

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT DE SOUPAPES POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un aménagement d'un circuit de refroidissement de soupapes, pour un moteur à combustion interne du type chargé et perfornant. Cet aménagement s'applique particulièrement à un moteur à quatre soupapes par cylindre aussi bien à allumage com mandé qutà allumage par compression et ifljection directe. Dans le premier cas, ces moteurs généralement suralimentés atteignent dans la chambre de combustion, des températures trRs élevées qui nuisent å la tenue des soupapes et des bougies, et provoquent des "points chauds11, générateurs de cliquetis et de détonation dort les m éfa ^;s tels que par exemple, une chute de puissance et une détériorisation systématique des pistons et segments, sont bien connus. Quand le refroidissement provoqué par le fluide refroidisseur n' est plus suffisant pour autoriser un accroissement de puissance, d'autres artifices sont employés on peut citer une augmentation de la richesse du mélange carburé, une injection d'eau, une forte interférence entre l'ouverture de la soupape d'admission et la fermeture de la soupape d'échappement au PMH... Tous ces artifices sont préjudiciables au rendement du moteur et à fortiori aux performances du véhicule, Dans le second cas, les culasses en aluminium de ces moteurs, surtout avec la suralimentation, présentent les mêmes difficultés de tenue à la chaleur du métal inter-stèges de soupapes. De plus, les injecteurs nécessitent un refroidissement énergique pour leur bon fonctionnement. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités par un refroidissement suffisant pour obtenir une bonne tenue m écanique des pièces à la chaleur et une combustion déflagrante sans être limité dans la recherche d'une puissance maximale au litre de cylindrée. A cet effet, elle propose un circuit de refroidissement de soupapes destiné à un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à quatre soupapes par cylindre et à injecteur ou bougie centrale disposée dans une chambre de combustion de type hémisphérique, et comprenant un réseau de canaux de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement de la culasse de ce moteur. Suivant une particularité de l'invention, ce circuit comprend notamment - une douille destinée à recevoir un injecteur ou une bougie centrale, et rapportée dans la culasse ; - une gorge annulaire réalisée dans la culasse, concentriquement à l'alésage de réception de la douille et à une hauteur du fond de la douille dépendant de la disposition angulaire des soupapes vis-à-vis de l'injecteur ou de la bougie - les deux premiers conduits aménagés respectivem ent entre les soupapes d'admission et exiles d'échappement de manière å déboucher dans cette gorge et à l'alimenter en eau sous pression provenant directement d'un répartiteur d'eau en sortie de pompe å eau - et deux seconds conduits orthogonaux aux premiers, aménagés chacun entre une soupape d'admission et une d'échappement de manière à déboucher dans cette gorge et à la relier à la chambre d'eau de la culasse. D'autres particularités et avantages de Invention apparaitront plus clairement i la lecture de la description qui suit, d'un mode de réalisation préférentiel donné a titre d'exemple non limitatif et en réfFence aux desdns annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus F d'une chambre de combustion illustrée i la figure 2 ; - la figure 2 est une vue en coupe partielle de cette chambre suivant AA montrant une partie d'un circuit de refroidissement de soupapes conforme å l' invention l'invention ;; - la figure 3 est une vue en coupe partielle de cette chambre suivant BB, montrant une autre partie de ce circuit de refroidissement de soupapes - la figure 4 est une vue en coupe partielle suivant CC à travers les soupapes représentées i la figure 1 - et la figure 5 est une vue en coupe partielle dans le plan DD d1une montée d'eau additionnelle représentée à la figure 1. Un circuit de refroidissement de soupapes conforme à Invention et représenté sur les figures t à 5 comprend notam ment les éléments constitutifs suivants, pour un moteur à allumage commandé, équipé de quatre soupapes 1, 2, 3, 4, par cylindre et d'une bougie centrale 5 disposée dans une chambre de combustion 6 de type hémisphérique, - une douille 8 dans laquelle la bougie sera fixée, est rapportée dans une culasse 10 par tout moyen approprié, par exemple un soudage par bombardement électronique. CEe-ci obture, une fois en place, une gorge circulaire 12 réalisée préalablement dans la culasse, concentriquem ent à r alésage 14 correspondant à la douille 8, et à une hauteur du fond de celle-ci qui dépend de la disposition angulaire des soupapes vis-i-vis de la bougie. Dans cette gorge 12 débouchent - deux conduits 7 et 9 qui amènent de l'eau sous pression en provenance directe d' un répartiteur d'eau en sortie de pompe à eau. L'un 9 est aménagé entre les soupapes d'échappement 1 et 2, vautre 7 entre les soupapes d'admission 3 et 4. Tous deux débitent dans la gorge annulaire 12 et - deux conduits 17 et 13 orthogonaux aux précédents et ménagés chacun entre une soupape d' ad mission et une soupape d échappem ent. C es conduits relient la gorge annulaire 12 à la chambre d'eau 17 de la culasse. - Un débit contrôlé parcourt airsi un circuit privilégié. Cette disposition "en croix" assure le refroidissement forcé des sièges de soupapes et douille de bougie. Les bossages correspondants aux perçages rigidifient la chambre de combustion sans nuire i son refroidisse n ent puisque le liquide de refroidissement les parcourt à grande vitesse. Ce mode de refroidissement ne présente aucune dif ficulté technique de réalisation.Mieux, il simplifie les "noyaux d'eau" de la culasse qui n'ont plus besoin de "prendre la place" des canalisations, sans toutefois assurer leur débit; - les difficultés inhérentes i 1' obtention de noyaux fragiles, et à la coulée des pièces les recevant, disparaissent, ainsi que les opérations de dessablage (opérations délicates et souvent inefficaces lorsque le sable, de par la fragilité du noyau, s' est trouvé entraîné dans le m étal). Ce système de refroidissement n'amenuise pas le dimensionnement des soupapes pour un alésage et une forme de chambre donnés, car le métal intersièges des soupapes devrait de toute façon présenter une certaine épaisseur pour éviter le criquage - culasse en aluminium des moteurs performants -, assurer la bonne tenue des sièges, et permettre l'obtention de noyaux d'eau en assurant une circulation surfisam ment performante pour prétendre les refroidir i isopuissance. En résumé, cet aménagement du circuit de refroidissement d'un moteur à allumage commandé provoque rirrigation forcée des points les plus chauds de la culasse et n' entrave plus la recherche du maximum de puissance au litre de cylindrée au meilleur rendement. De par ce mode d'irrigation, chaque siège de soupape ne présente qu'un faible secteur - d'ailleurs en périphérie de la chambre - non refroidie par ce circuit forcé. Le circuit général qui parcourt la culasse doit être suffisant pour assurer r homogénéité des températures des sièges de soupapes. Toutefois, un refroidissement ponctuel, en face de chacun des secteurs les plus chauds, correspondants aux soupapes d'échappement, peut être obtenu par l'aménagement d'une montée d'eau dans un trou borgne 15 de la culasse, qui débitera par une sortie directionnelle 16 appropriée par perçage (figures 1 et 5). Le mode de refoidissement de soupapes précédemment décrit s'applique sans restriction aux moteurs à allumage par compression et injection/directe, particulièrement chargés. La douille 8 qui recevait la bougie, dans le cas d'un moteur à allumage com mandé, recevra alors le nez de l' injecteur. C elui-ci bénéficiera d' un refroidissement énergique indispensable à son bon fonctionnement. Le calaminage et le grippage des aiguilles d'injecteurs sont ainsi éliminés. La bonne tenue mécanique de la culasse et de rinjecteur n'entrave plus la recherche de la puissance maximale au litre de cylindrée au meilleur rendement. REVENDICATIONS 1) Circuit de refroidissement de soupapes destiné à un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à quatre soupapes par cylindre et à injecteur ou bougie centrale disposée dans une chambre de combustion de type hémisphérique, et comprenant un réseau de canaux de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement de la culasse de ce moteur, circuit caractérisé en ce qu'il comprend notamment - une douille (8) destinée à recevoir un injecteur ou une bougie centrale, et rapportée dans la culasse (10) ;; - une gorge annulaire (12) réalisée dans la culasse, concentriquement à alésage (14) de réception de la douille (8) et à une hauteur du fond de la douille dépendant de la disposition angulaire des soupapes vis-d-vis de l'injecteur ou de la bougie - deux premiers conduits (7 et 9) aménagés respectivem ent entre les soupapes d'admission (3, 4) et d'échappement (1, 2) de manière à déboucher dans cette gorge (12) et i ralimenter en eau sous pression provenant directement d'un répartiteur d'eau en sortie de pompe i eau.; ; - et deux seconds conduits (11, 1 3j orthogonaux aux premiers, aménagés chacun entre une soupape d'admission et une d'échappement de manie à déboucher dans cette gorge (12) et å I la relier à la chambre d'eau (17) de la culasse 2) Circuit de refroidissement de soupapes suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des trous borgnes (15) ménagés dans la culasse à la périphérie de la chambre de combustion (6) et en face des secteurs de siège de soupape d'échappement non refroidis par les deux paires de conduits (7, 9, et 11, 13), de manière å refroidir ces secteurs par une montée d'eau les parcourant et débitant par des trous directionnels (16).