Brevet FR2611809A1 — publié le 19880909

PROCEDE DE TRAITEMENT D'ELEMENTS DE MOTEUR POUR AUGMENTER SON RENDEMENT ENERGETIQUE La présente invention se rapporte à un procédé pour augmenter le rendement énergétique d' un moteur à combustion interne, en traitant certaines de ses pièces telles que le conduit d'admission, la culasse, etc... afin de permettre simultanément une amélioration importante de leur isolation thermique et de leur état de surface. On connait 1' intérêt de refroidir, pour des impératifs de combustion et d' antipollution, le comburant inlecté dans un moteur diesel suralimenté. Or, cet impératif est en contradiction avec 1' évolution technique actuelle de la régulation de température des circuits de refroidissement, qui a tendance à s' élever progressivement et qui dépasse maintenant le seuil de loooC. Ceci entraîne par conséquent une augmentation équivalente de la température de leurs parois et des zones voisines du moteur, dont le conduit d' admission, ainsi que de 1' air volontairement refroidi qu'il transfert dans la chambre de combustion. L' un des oblets de la présente invention est d' éviter cette contradiction entre 1' élévation de la température du circuit de refroidissement et le refroidissement recherché du comburant injecté ; un autre avantage de l'invention est d' améliorer simultanément 1' état de surface des pièces traités, diminuant de ce fait les pertes de charge substantielles subies par le comburant, en particulier dans les conduits d' admission montés habituellement bruts de fonderie. En effet, le niveau d' optimisation recherché lors de la conception des moteurs est pénalisé par la rugosité élevée de certaines pièces, telles que les conduits et les collecteurs dans lesquels 1' air circule à grande vitesse ; il constitue alors une couche limite de frottement augmentant les pertes de pression. Par ailleurs, I' application du procédé de l'invention permet une amélioration de la géométrie du conduit d' admission, contribuant à stabiliser la valeur de turbulence d' admission sans augmentation de la perte de charge. On a déjà essayé d' améliorer 1' état de surface des pièces ci-dessus, mais les techniques antérieures présentent certaines limites. C' est ainsi que, par exemple, la technique du polissage de l'intérieur des conduits d1 admission nécessite un temps de réalisation prohibitif et son coût de revient la rend inapplicable au niveau industriel. De plus, aucun résultat n' est obtenu sur le plan thermique évoqué plus haut. Il en est de même dans le cas d' une métallisation de la surface en cause qui de plus est difficile et également coûteuse. L'invention sera maintenant décrite à titre d' exemple non limitatif, au regard de la figure unique ci-jointe, qui montre en coupe un conduit d' admission d' air et son environnement. Elle consiste essentiellement à déposer par tout moyen connu un matériau spécifique, thermiquement isolant, sur la partie interne du conduit d' admission ; simultanément, le revêtement obtenu absorbe les rugosités de la surface venue de fonderie et améliore de ce fait la circulation du comburant. Un produit correspondant aux caractéristiques ci-dessus sera préférentiellement du type élastomère aux silicones, dont la viscosité et la dureté shore seront de l'ordre, respectivement, de 8.000 mPa.s et 45, la conductivité de 0,42 w/m.K et le coefficient de dilatation de 5.10-4; on pourra aussi choisir ce produit parmi les polyamides résinés et les vernis. En ce qui concerne 1' épaisseur du produit déposé, 0,5 mm suffisent à améliorer l'écoulement gazeux, mais 1' obtention d'une isolation thermique satisfaisante implique une couche comprise entre 1,5 et 3 mm. On revêtira de préférence toute la surface interne du conduit d' admission, par exemple à 1' aide d' un pistolet à peinture, ou pinceau, ou par remplissage du volume du conduit ; au contact de la paroi, le produit se polymérise et donne lieu à une couche dont l'épaisseur est proportionnelle au temps de présence dudit produit dans le conduit ; le résultat atteint, I'excédent de liquide est évacué de la pièce traitée qui est alors chauffée en étuve pour achever la polymérisation du revêtement. Avant de réaliser le dépôt cidessus, le support est nettoyé par sablage ou par l'intervention d' un détergent. Après rinçage, la surface est de préférence pourvue d'une couche de liaison constituée par un primaire d'adhérence connu en soi. En référence à la figure 1, on voit que le bloc 1 en fonte comporte un conduit d' admission 2, un conduit d' échappement 3 et un volume de circulation de liquide de refroidissement 4 situé à proximité de I' admission 2. Comme expliqué précédemment, la température du liquide se déplaçant dans le volume 4 est de l'ordre de 1000C tandis que l'air arrivant dans 1' admission 2 est refroidi pour ne pas dépasser sensiblement 500C ; leur proximité donne lieu à un échange thermique parasite qui affecterait les performances du moteur. Pour pallier cet inconvénient, on procède à la constitution d' une couche isolante 5 à la surface interne de 1' admission 2. Les caractéristiques isothermiques de l'élastomère au silicone délà évoqué sont considérables puisque 1 mm de ce matériau représente une résistance thermique équivalente à 100 mm de fonte et à plus de 300 mm d' aluminium. On remarquera que l'isolation ainsi obtenue n' est pas uniquement intéressante pour les moteurs diesel suralimentés avec de l'air frais, mais également pour des moteurs à essence, lors de leur démarrage à froid. Cette opération est facilitée par un préchauffage de 1' air incident, pour lequel 1' isolation de 1' admission selon Il invention permet de conserver les calories apportées jusqu' à la chambre de combustion. Notons que le principe de l'invention est également utilisable pour réduire le transfert thermique entre la partie supérieure de la culasse et la circulation d' huile assurant la lubrification du moteur. Le caractère très isolant de 1' élastomère aux silicones réduit considérablement 1' augmentation de température de 1' huile du moteur et de ce fait son vieillissement ; le maintien de ses caractéristiques permet l'espacement des vidanges. Une autre application de l'invention résulte de 1' élasticité importante de la couche isolante 5, et ce, dans une plage de température allant de 700C à + 250"C. Ceci permet de supprimer le joint d' étanchéité traditionnellement disposé entre la culasse et le collecteur d' admission, dont la surface de liaison est donc enduite du produit constituant la couche 5, cette disposition constituant par ailleurs une garantie supplémentaire de tenue de 1' habillage dudit collecteur d' admission. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour le traitement de certains éléments d' un moteur à combustion interne, tel que le conduit d' admission qui peut être soumis à des échanges thermiques parasites, caractérisé par le fait que la face interne dudit conduit d' admission (2) est revêtue d' un produit thermiquement isolant (S) qui améliore simultanément 1' état de surface du support traité. 2/ Procédé pour le traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit thermiquement isolant est du type élastomère aux silicones. 3/ Procédé pour le traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit thermiquement isolant est du type polyamides résinés. 4/ Procédé pour le traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement obtenu a une épaisseur comprise entre 1,5 et 3 mm. 5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit thermiquement isolant a une viscosité de l'ordre de 8.000 mPa.s 6/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit thermiquement isolant donne lieu à un revêtement dont la dureté shore est de l'ordre de 45. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit thermiquement isolant possède un coefficient de conductivité de 1' ordre de 0,42 w/m.K 8/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (5) du conduit d' admission (2) s' étend sur sa surface en contact avec la culasse, permettant ainsi d' éliminer le loint d'étanchéité habituel. 9/ Procédé pour le traitement d' une culasse de moteur, caractérisé en ce que sa face interne est revêtue d' un produit thermiquement isolant selon les revendications 2 à 6.