Brevet FR2719869A1 — publié le 19951117

CULASSE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE REFROIDIE PAR LIOUIDE La présente invention concerne une culasse pour un moteur à combustion interne multicylindre destinéllnotamment à équiper un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne refroidie par liquide. Classiquement un moteur à combustion interne du type multicylindre est constitué principalement d'un bloc-cylindres dans lequel est logé l'équipage mobile vilebrequin-bielles-pistons, et d'une culasse surmontant ce bloc-cylindres dans laquelle sont logées les chambres de combustion. Dans chacune des chambres de combustion, débouche des orifices contrôlés par des soupapes correspondant aux conduits d'admission et d'échappement ainsi que des orifices correspondant à une bougie d'allumage ou un injecteur de carburant ou encore à un canal de transfert d'une préchambre de combustion. La culasse d'un moteur refroidi par liquide, présente donc également au-dessus de chaque chambre de combustion une chambre de refroidissement, dans laquelle circule le liquide de refroidissement. Les soupapes contrôlant les orifices d'admission et d'échappement se présentent classiquement sous la forme de soupapes coulissant axialement du type comportant une tête évasée prolongée par une tige qui est montée guidée dans la culasse. Pour pouvoir rendre étanche aux gaz la chambre de combustion par rapport à ces conduits, il est nécessaire de faire reposer entièrement la surface d'étanchéité de la tête de chaque soupape sur la surface d'étanchéité du conduit d'admission ou d'échappement correspondant, c'est-à-dire sur l'ouverture de ce conduit dirigée vers la chambre de combustion, de telle sorte que les gaz ne puissent pas s'échapper accidentellement par ce passage malgré les pressions considérables régnant dans la chambre de combustion, tout particulièrement pendant les phases de compression et d'explosion. A cet effet, il est courant de munir les zones d'étanchéité des conduits d'admission et/ou d'échappement, au niveau de la chambre de combustion, de sièges de soupape rapportés, la mise en place de ces sièges de soupape rapportés s'effectuant généralement par frettage. Cette technique consiste à monter en force une bague dans un logement dont le diamètre intérieur est inférieur au diamètre extérieur de la bague. Le montage des sièges de soupape engendre donc des contraintes de traction sur le logement et des contraintes de compression sur le siège. Il en résulte donc d'importantes tensions mécaniques dans les zones de la culasse situées entre les orifices d'admission et/ou d'échappement encore appelées pontets inter-soupapes. Ces pontets sont par ailleurs fortement sollicités thermiquement malgré la présence de la chambre de refroidissement au droit dudit pontet. On observe en effet fréquemment au niveau des pontets intersoupapes des gradients thermiques supérieurs à 1000C entre les températures de surface du côté de la chambre de combustion d'une part et du côté de la chambre d'eau d'autrepart. La conjugaison de ces contraintes thermiques et mécaniques peut conduire à la formation de criques dans les pontets intersoupapes qui peuvent évoluer en s'amplifiant jusqu'à la destruction de la culasse. Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de mettre en place des moyens de renforcement de la culasse au niveau des pontets inter-soupapes sous la forme d'inserts en acier ou encore par l'emploi de matériaux à hautes résistances pour réaliser ces pontets comme cela est décrit dans le document FR-A-91/13181 relatif à une culasse bimétal à renforcement localisé, réalisé par coulées successives. Si de telles solutions permettent de supprimer les risques de destruction de la culasse, elles présentent toutefois l'inconvénient d'être chères à mettre en oeuvre et de compliquer le processus de fabrication des culasses. Le but de l'invention est donc de proposer une nouvelle culasse qui pallie les inconvénients précités en diminuant sensiblement les contraintes thermiques régnant dans les pontets séparant les différents orifices d'une chambre de combustion. La culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide selon l'invention comporte au moins une chambre de combustion présentant différents orifices notamment pour le transfert des gaz et une chambre de liquide de refroidissement s'étendant au-dessus de la chambre de combustion. Selon l'invention, la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide est caractérisée en ce que la chambre de refroidissement s'étend au-dessus d'un pontet séparant deux orifices distincts et en ce que la paroi séparant la chambre de refroidissement de la chambre de combustion présente une épaisseur réduite au droit du pontet. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, la paroi séparant la chambre de refroidissement de la chambre de combustion présente une épaisseur réduite dans la zone centrale du pontet. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, le pontet s'étend entre un premier et un second orifices correspondant respectivement à des conduits d'admission et/ou d'échappement. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, ces orifices correspondant respectivement à des conduits d'admission et/ou d'échappement sont munis de sièges rapportés sur lesquels s'appliquent des soupapes montées coulissantes dans des logements correspondants. ,1 Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, le pontet s'étend entre un premier orifice correspondant à un conduit d'admission ou d'échappement et un second orifice correspondant au canal de transfert d'une préchambre de combustion. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, la paroi séparant la chambre de refroidissement de la chambre de combustion a une épaisseur évolutive qui présente un minimum local au droit du pontet. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, la paroi séparant la chambre de refroidissement de la chambre de combustion présente sur sa face située du côté de la chambre de refroidissement et au droit du pontet, un évidement concave. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, l'évidement formé dans la paroi séparant la chambre de refroidissement de la chambre de combustion au droit du pontet est sensiblement oblong et s'étend transversalement au pontet. Selon une autre caractéristique de la culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide objet de l'invention, la profondeur de l'évidement est choisie de façon que la valeur du rapport entre l'épaisseur de,la paroi à l'extérieur de l'évidement et son épaisseur minimale au droit du pontet se situe dans une fourchette comprise entre 2 et 4. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue partielle, en coupe transversale, de la culasse selon l'invention la figure 2 est une vue partielle, en coupe selon la direction II-II de la figure 1 détaillant la forme de la culasse selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés, ainsi seule un chambre de combustion à été figurée. Pour faciliter la lecture des dessins les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Conformément à la figure 1, la culasse, référencée 1, comprend une chambre de combustion 2 agencée dans son fond 3 destiné à venir en appui contre le carter-cylindres non figuré. La culasse de type à flux croisé ( " cross-f low" ) comporte au moins un conduit d'admission 4 et au moins un conduit d'échappement 5 disposés de part et d'autre de la chambre de combustion 2 qui débouchent dans la chambre de combustion 2 par des orifices correspondants respectivement;6 et 7. Des logements annulaires sont formés dans la culasse 1 autour de ces orifices d'admission et d'échappement 6 et 7 dans lesquels sont montés frettés des sièges rapportés non figurés. Sur chacun de ces sièges peut s'appliquer une soupape, également non figurée, solidaire d'une tige montée coulissante dans un guide de soupape porté par la culasse dans des logements correspondants 8 et 9. La culasse étant refroidie par liquide, la chambre de combustion 2 est dotée d'une chambre 10 destinée à la circulation du liquide de refroidissement. Cette chambre d'eau qui est agencée au-dessus de la chambre de combustion 2 comprend une ouverture d'entrée 11 qui débouche dans la paroi de fond 3 de la culasse, côté conduit d'échappement, pour être reliée aux chambres d'eau du bloc-cylindres et une ouverture de sortie 12. La chambre de refroidissement 10 s'étend donc au-dessus de la chambre de combustion 2 en entourant notamment les conduits d'admission 4 et d'échappement 5. La chambre de refroidissement 10 s'étend également au-dessus de la partie 14 de la culasse comprise entre les deux orifices 6 et 7 encore appelée pontet. Conformément à l'invention, la chambre d'eau 10 est conformée de façon que l'épaisseur de la paroi 15 de la culasse 1 séparant la chambre d'eau 10 de la chambre de combustion 2 soit réduite au droit du pontet 14. ,!Conformément à la figure 2, relative à une vue de détail en coupe , selon la direction transversale au pontet 14, la paroi 15 a une épaisseur évolutive qui présente un minimum local d'épaisseur Em sensiblement au centre du pontet 14. La progressivité dans la variation de l'épaisseur de la paroi 15 peut être adaptée en fonction des caractéristiques de la culasse considérée. Dans l'exemple de réalisation figurée, la diminution de l'épaisseur de la paroi 15 est obtenue par la réalisation d'un évidement oblong 16, telle qu'une entaille ou saignée, s'étendant dans le plan transversal médian du pontet 14 et formée dans la paroi 15 du côté de la chambre de refroidissement 10. La profondeur de l'évidement concave 16 est choisie de façon préférentielle, pour que la valeur du rapport entre l'épaisseur En de la paroi 15 à l'extérieur de l'évidement 16 et son épaisseur minimale Em au droit du pontet 14 se situe dans une fourchette comprise entre 2 et 4. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi, l'invention est applicable à la réduction des contraintes thermiques au droit de tout pontet séparant deux orifices distincts formés dans la paroi d'une chambre de combustion et pas seulement au droit des seuls pontets intersoupapes. Ainsi la présente invention est également applicable à un pontet séparant un premier orifice 6 ou 7 correspondant à un conduit d'admission ou d'échappement et un second orifice correspondant au canal de transfert d'une préchambre de combustion ou au puits d'une bougie ou encore à celui d'un injecteur. REVENDICATIONS [1] Culasse (1) pour moteur à combustion interne refroidie par liquide, comportant au moins une chambre de combustion (2) présentant différents orifices (6,7) et une chambre de liquide de refroidissement (10) s'étendant au-dessus de ladite chambre de combustion (2), caractérisée en ce que ladite chambre de refroidissement (10) s'étend audessus d'un pontet (14) séparant deux orifices (6,7) distincts et en ce que la paroi (15) séparant ladite chambre de refroidissement (10) de ladite chambre de combustion (2) présente une épaisseur réduite au droit dudit pontet (14). [2] Culasse (1) pour moteur à combustion interne refroidie par liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi (15) séparant ladite chambre de refroidissement (10) de ladite chambre de combustion (2) présente une épaisseur réduite dans la zone centrale dudit pontet (14). [3] Culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que ledit pontet (14) s'étend entre un premier et un second orifices (6,7) correspondant respectivement à des conduits d'admission (4) et/ou d'échappement (5). [4] Culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits orifices (6,7) sont munis de sièges rapportés sur lesquels s'appliquent des soupapes montées coulissantes dans des logements correspondants (8,9). [5] Culasse pour moteur à combustion interne refroidie par liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que ledit pontet (14) s'étend entre un premier orifice (6,7) correspondant à un conduit d'admission ou d'échappement et un second. orifice correspondant au canal de transfert d'une préchambre de combustion. [6] Culasse pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite paroi (15) a une épaisseur évolutive qui présente un minimum local (Em) au droit dudit pontet (14). t7] Culasse pour moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite paroi (15) présente sur sa face située du côté de la chambre de refroidissement (10) et au droit dudit pontet (14), un évidement concave (16). [8] Culasse pour moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit évidement (16) est sensiblement oblong et s'étend transversalement audit pontet (14). [9] Culasse pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisée en ce que la profondeur dudit évidement (16) est choisie de façon que la valeur du rapport entre l'épaisseur (En) de ladite paroi (15) à l'extérieur de l'évidement (16) et son épaisseur minimale (Em) au droit du pontet (14) se situe dans une fourchette comprise entre 2 et 4.