Brevet FR2581703A1 — publié le 19861114

Culasse refroidie par liquide. La présente invention concerne une culasse refroidie par liquide, prévue pour une rangée de cylindres d'un moteur à combustion interne polycylindrique et munie, pour chaque cylindre, d'une chambre de combustion dans laquelle débou- chent des conduits d'admission et d'échappement, contrôlés par des soupapes, ainsi qu'un orifice disposé dans un dôme et recevant une bougie d'allumage ou une soupape d'injec- tion, cette culasse présentant des chambres de liquide de refroidissement qui sont limitées par les parois des cham- bres de combustion, traversées par les conduits d'échappe- ment et d'admission, ainsi que par le dôme, reliées par des orifices d'entrée, pratiqués dans le fond de la culasse, aux chambres de refroidissement du bloc cylindre, et dotées de tubulures de sortie. Sur une culasse de ce type déjà connue (DE-AS 24 20 051), les chambres de liquide de refroidissement, affectées aux différentes chambres de combustion, sont reliées entre elles et subdivisées en un compartiment supérieur et inférieur par une paroi parallèle au fond de la culasse. Cette forme de construction déjà connue nécessite des noyaux de fonderie compliqués pour les compartiments supérieurs et inférieurs, qui s'étendent sur toute la longueur de la rangée de cylin- dres et sont d'un coût de fabrication élevé, d'une part, susceptibles de rupture, d'autre part. L'invention vise à créer une culasse refroidie par liquide comme défini ci-dessus, qui se caractérise par une fabrica- tion simplifiée notamment. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, les chambres de refroidissement prévues pour les différentes chambres de combustion sont séparées entre elles, chaque chambre est formée par un compartiment annulaire unique qui enveloppe le dôme et que traversent seulement les conduits d'admission et d'échappement des gaz et les guides de sou- papes pour la ou les soupapes d'échappement, la paroi péri- phérique du compartiment annulaire présente des nervures prévues en direction du dôme, et la tubulure de sortie, qui part de chaque compartiment précité, débouche dans un collecteur monté le long de la culasse. Dans la solution conforme à l'invention, les chambres de refroidissement pour les différentes chambres de combustion peuvent être fabriquées par un seul noyau de fonderie mono- bloc, de dimension réduite en conséquence, donc peu sensible à la rupture. Pour réaliser la culasse, un certain nombre de ces noyaux, correspondant au nombre de cylindres, est placé dans le moule de fonderie, si bien que l'utilisation de plusieurs noyaux similaires permet de fabriquer des culasses pour des moteurs à combustion interne comportant un nombre variable de cylindres. Les différents noyaux étant de dimen- sions relativement faibles, par rapport à celles d'un noyau unique pour toutes les chambres de refroidissement de la culasse, leur fixation dans le moule est considérablement simplifiée. En dépit de la réalisation monobloc de la cham- bre, un refroidissement intensif de la paroi de la chambre de combustion et du dôme, qui reçoit la bougie d'allumage ou la soupape d'injection, est obtenu par les nervures qui dépassent de la paroi périphérique du compartiment annu- laire, en direction du dôme. Le refroidissement individuel de chaque paroi de chambre de combustion, visé par l'inven- tion, garantit par ailleurs un refroidissement régulier de toutes les chambres de combustion de la culasse. Le départ de la tubulure de sortie sur le compartiment annulaire se situe sur ou à proximité du point le plus haut de ce dernier, d'une part, est plus près du dôme qui reçoit la bougie d'allumage et/ou la soupape d'injection que les orifices d'entrée, d'autre part, ces derniers étant dispo- sés, de préférence, aussi bien sur le côté du conduit et/ou des conduits d'admission que sur le côté du conduit et/ou des conduits d'échappement. Le liquide de refroidissement s'écoule donc obligatoirement le long du dôme et vers le haut, sans qu'une cloison de séparation soit nécessaire, suivant l'état actuel de la technique. Dans une autre forme de construction d'une culasse avec deux conduits d'admission et deux conduits d'échappement au moins, les orifices d'entrée dans le compartiment annulaire peuvent être disposés uniquement sur le côté des conduits d'échappement, des trous de passage du liquide de refroi- dissement étant alors prévus entre des conduits d'admission et entre des conduits d'échappement adjacents, dans la zone du compartiment annulaire, et la tubulure de sortie partant d'un point de ce dernier situé sur le côté des conduits d'admission. Dans le compartiment précité, il en résulte un écoulement transversal orienté des conduits d'échappement vers les conduits d'admission, le dôme qui reçoit la bougie d'allumage ou la soupape d'injection étant également soumis à une circulation intense, sans qu'une cloison de séparation soit nécessaire, suivant l'état actuel de la technique. Il est également possible de disposer les orifices d'entrée du liquide sur le côté des conduits d'admission, la tubulure de sortie partant alors d'un point situé sur le côté des con- duits d'échappement. Le montage décrit antérieurement est toutefois préférable. Une mesure judicieuse est que le collecteur de sortie du liquide, ouvert côté externe, soit fermé par un couvercle vissé. Il est à cet égard avantageux que ce couvercle fasse partie du collecteur d'admission. L'invention sera mieux comprise à l'aide de deux exemples de construction représentés sur les dessins annexés, qui correspondent à: Figure 1: une vue partielle d'une première forme de cons- truction du fond d'une culasse orienté vers le bloc cylindre, cette culasse étant prévue pour un moteur à combustion interne à six cylindres, Figure 2: une coupe suivant la ligne A - A de la figure 1, Figure 3: une coupe suivant la ligne B - B de la figure 1, Figure 4: une coupe suivant la ligne C - C de la figure 3, Figure 5: une coupe suivant la ligne D - D de la figure 3, Figure 6: la face de bride de la culasse, vue dans le sens de la flèche E de la figure 2, Figure 7: une vue partielle, analogue à celle de la figure 1, d'une deuxième forme de construction de la culasse, Figure 8: une coupe suivant la ligne F - F de la figure 7, Figure 9: une coupe suivant la ligne G - G de la figure 7, Figure 10: une coupe suivant la ligne H - H de la figure 8. L'invention sera d'abord décrite à l'aide des figures 1 à 6. Pour chaque cylindre 2 du bloc cylindre 3 dessiné en poin- tillés sur la figure 2, la culasse 1 présente dans son fond 13, tourné vers le bloc précité, une chambre de combustion 4; dans cet exemple de construction, deux conduits d'ad- mission 5 et deux conduits d'échappement 6 débouch'ent res- pectivement dans la chambre 4, ainsi qu'un alésage 7 qui permet de recevoir une bougie d'allumage. Les conduits d'ad- mission et d'échappement 5 et/ou 6 sont contrôlés par des soupapes non représentées, qui coulissent dans des guides 8 et 9. La culasse 1 est refroidie par liquide, chaque chaimbre de combustion 4 étant dotée d'une chambre de refroidissement annulaire, qui est séparée de la chambre affectée à Ta chambre de combustion adjacente. Chaque chambre de refr'oi- dissement 10 est limitée par la paroi Il de la chambre de combustion 4, par une paroi externe 11a parallèle au fon-d 13 de la culasse et par une paroi périphérique 11b, enveloppe le dôme 12 comportant l'alésage 7 pour la bougie d'allumage, et est traversée exclusivement par les conduits d'admission et d'échappement 5 et/ou 6 et par la paroi du guide de soupape 9. Des ouvertures 16, pratiquées entre le fond 13 de la culasse et les parois 14 et/ou 15 des conduits d'ad- mission et d'échappement 5 et/ou 6, sont reliées par l'in- termédiaire d'orifices d'entrée du liquide 17, disposés dans le fond 13, aux chambres d'eau 18 prévues dans le bloc cylindre 3, ces ouvertures permettant au liquide de refroi- dissement de pénétrer dans la chambre 10. Un trou de passage 19 et/ou 20, prévu entre les deux conduits d'admission 5 et entre les deux conduits d'échappement 6, permet par ailleurs au liquide de refroidissement de s'écouler vers le haut, à partir des ouvertures 16, dans la partie supérieure de la chambre 10. Dans certaines sections partielles 21, cette dernière enveloppe également les conduits d'échappement 6. Des nervures 22 et 23, qui dépassent de la paroi périphéri- que 11b, permettent de diriger le liquide de refroidissement vers la paroi 11 de la chambre de combustion 4 et vers la paroi du dôme 12 qui reçoit la bougie d'allumage, ce liquide assurant ainsi un refroidissement efficace des pièces sou- 258170O mises aux plus fortes contraintes thermiques. Comme le mon- tre la figure 3, une tubulure de sortie 24, dont le départ se situe à proximité du point le plus haut de la chambre de refroidissement 10, débouche dans un collecteur 25 prévu le lomg de la culasse 1 (figure 6) et fermé par un couvercle 26 qui fait partie du collecteur d'admission 27. Ce collecteur assure l'évacuation du liquide de refroidissement d'une manitâre conventionnelle. L'orifice de sortie 24a étant plus près du dôme 12 que les orifices d'entrée 17, le liquide de refroidissement s'écoule obligatoirement vers le haut, le long du dôme 12 précité. Comme le mntrent notamment les figures 4 et 5, la chambre de refroidissement 10 affectée a chaque chambre de combus- tion est fermée en soi, c'est-à-dire qu'elle n'est pas reliée aux chambres prévues pour les chambres de combustion adjacentes, et elle est fabriquée par un seul noyau de fonderie monobloc. Le deuxième exemple de construction des figures 7 à 10, sur lesquelles les mêmes pièces ou les pièces similaires sont dotées des mêmes références que sur les figures I à 6, mais avec un symbole prime, diffère essentiellement du premier en ce que les orifices d'entrée 17' dans le fond 13' de la culasse sont disposés sur le seul côté des conduits d'é- chappement 6', et en ce que le compartiment annulaire 10' d'eau de refroidissement, qui enveloppe le dôme 12' de la bougie d'allumage, est relié sur le côté des conduits d'ad- mission 5' au collecteur de sortie 25'. Comme dans le pre- mier exemple de construction, des ouvertures 16', pratiquées entre le fond 13' de la culasse et les parois 14' et/ou 15' des conduits d'admission et d'échappement 5' et/ou 6', cons- tituent une partie du compartiment annulaire 10' et sont reliées à la partie supérieure de ce dernier par l'intermé- diaire de trous de passage 19' et/ou 20', prévus entre des conduits d'admission 5' et/ou d'échappement 6' adjacents. Le liquide de refroidissement pénètre par les orifices d'en- trée 17', prévus sur le côté des conduits d'échappement 6', dans la partie 16' du compartiment annulaire 10', circule autour de la paroi 4' de la chambre de combustion et du dôme 12' de la bougie d'allumage, s'écoule vers le haut par les trous de passage 20', puis vers le bas par les trous 19', pour être évacué sur le côté des conduits d'admission 5' par le collecteur de sortie 25'. Les nervures 22' et 23' per- mettent à nouveau de diriger le flux de liquide vers le dôme 12' de la bougie d'allumage. Comme dans le premier exemple de construction, les comparti- ments annulaires de liquide 10', affectés à chaque chambre de combustion, sont séparés les uns des autres, et ils peuvent être réalisés par un seul noyau de fonderie mono- bloc. Les avantages obtenus pour la fabrication de la cu- lasse sont donc les mêmes que dans le premier exemple. Revendications. 1. Culasse refroidie par liquide, prévue pour une rangée de cylindres d'un moteur à combustion interne polycylindrique et munie, pour chaque cylindre, d'une chambre de combustion dans laquelle débouchent des conduits d'admission et d'é- chappement, contrôlés par des soupapes, ainsi qu'un orifice disposé dans un dôme et recevant une bougie d'allumage ou une soupape d'injection, cette culasse présentant des cham- bres de liquide de refroidissement qui sont limitées par les parois des chambres de combustion, traversées par les con- duits d'échappement et d'admission, ainsi que par le dôme, reliées par des orifices d'entrée, pratiqués dans le fond de la culasse, aux chambres de refroidissement du bloc cylin- dre, et dotées de tubulures de sortie, caractérisée en ce que les chambres de refroidissement prévues pour les diffé- rentes chambres de combustion (4) sont séparées entre elles, en ce que chaque chambre est formée par un compartiment annulaire unique (10) qui enveloppe le dôme (12) et que traversent seulement les conduits d'admission et d'échappe- ment des gaz (5, 6) et les guides de soupapes (9) pour la ou les soupapes d'échappement, en ce que la paroi périphérique (11b) du compartiment annulaire (10) présente des nervures (22, 23) prévues en direction du dôme (12), et en ce que la tubulure de sortie (24), qui part de de chaque compartiment (10), débouche dans un collecteur (25) monté le long de la culasse (1). 2. Culasse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le départ (24a) de la tubulure de sortie (24) sur le compartiment annulaire (10) se situe sur ou à proximité du point le plus haut de ce dernier (10), d'une part, est plus près du dôme (12) que les orifices d'entrée (17), d'autre part. 3. Culasse suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les orifices d'entrée du liquide (17) dans le comparti- ment annulaire (10) sont disposés, aussi bien sur le côté du conduit et/ou des conduits d'admission (5), que sur le côté du conduit et/ou des conduits d'échappement (6). 4. Culasse suivant la revendication 2 avec plusieurs con- duits d'échappement et d'admission, caractérisée en ce que des trous de passage du liquide de refroidissement (19 et/ou ) sont prévus entre des conduits d'admission (5) et entre des conduits d'échappement (6) adjacents. 5. Culasse suivant la revendication 1I avec deux conduits d'admission et deux conduits d'échappement au moins, carac- térisée en ce que les orifices d'entrée (17') dans le com- partiment annulaire (10') sont disposés sur le côté des conduits d'échappement (6'), en ce que des trous-de passage du liquide de refroidissement (19', 20') sont prévus entre des conduits d'admission et entre des conduits d'échappement adjacents, dans la zone du compartiment annulaire (10'), et en ce que ce dernier (10') est relié à la tubulure de sortie (25') en un point situé sur le côté des conduits d'admission (5'). 6. Culasse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le collecteur de sortie (25), ouvert vers l'extérieur, est fermé par un couvercle vissé (26). 7. Culasse suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le couvercle (26) fait partie du collecteur d'admission (27).