Brevet FR2736968A1 — publié le 19970124

L'invention concerne une culasse de moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile, dont une face feu ferme une chambre de combustion d'un cylindre du moteur et du type comportant au moins deux orifices qui débouchent dans la chambre de combustion et qui sont séparés par un pontet. Le pontet, qui est agencé par exemple entre deux sièges de soupape ou entre un siège de soupape et l'orifice débouchant d'une préchambre de combustion, est agencé dans la zone de la culasse soumise aux plus hautes températures. Ce pontet est de plus soumis à de fréquents cycles thermiques d'échauffement et de refroidissement, non seulement à la mise en marche et à l'arrêt du moteur, mais également à chaque cycle de fonctionnement du moteur. En effet, lors de la phase d'admission, le pontet a tendance à être refroidi par les gaz d'admission qui sont sensiblement à la température ambiante tandis que, lors de la phase d'échappement, le pontet est au contact des gaz brûlés qui sont encore à très haute température. II en résulte que le pontet subit des dilatations et des contractions successives qui, associées à un phénomène de fluage aux plus hautes températures, peuvent entraîner l'apparition de fissures de la zone environnante de la culasse qui en font une zone particulièrement fragile. Dans le but de renforcer la tenue en température du pontet, I'invention propose une culasse du type vu précédemment, caractérisée en ce qu'un écran thermique est rapporté sur la face feu de la culasse, devant le pontet séparant les deux orifices. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - L'écran thermique comporte une portion centrale en matériau réfractaire, agencée devant le pontet - la portion centrale de l'écran thermique est affleurante dans la face feu de la culasse; - les deux orifices sont deux logements qui reçoivent des sièges de soupape rapportés montés en force, et l'écran thermique comporte deux flancs de fixation serrés entre les sièges de soupape et leurs logements - les flancs de fixation sont reçus au moins partiellement dans des dégagements formés dans les parois des logements - la culasse est réalisée par moulage, et l'écran thermique comporte au moins une patte de fixation qui est noyée dans la culasse;; - L'écran thermique comporte deux pattes de fixation qui comportent chacune une première branche qui est reliée à la portion centrale, qui s'étend dans la culasse perpendiculairement au plan de la face feu et qui se prolonge par une seconde branche qui s'étend dans la culasse sensiblement parallèlement à la face feu - la portion centrale de l'écran thermique est munie, à l'origine, d'une surépaisseur qui est usinée lors du surfaçage de la face feu de la culasse; - L'écran thermique est réalisé par déformation d'un flan de tôle en acier réfractaire - L'écran thermique est réalisé en matériau fritté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un moteur à combustion interne - la figure 2 est une vue de la face feu d'une culasse réalisée conformément aux enseignements de l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2 - la figure 4 est une vue de la face feu d'une variante de réalisation d'une culasse selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5 représentant une autre variante de réalisation de l'invention. On a représenté de manière schématique sur la figure 1 un moteur à combustion interne 10 dans lequel un piston 12 se déplace à l'intérieur d'un cylindre 14 dont l'extrémité supérieure, délimitant une chambre de combustion 16, est fermée par la face feu 18 d'une culasse 20. Un conduit 22 est aménagé dans la culasse 20 et il débouche dans la chambre de combustion 16 au travers d'un orifice 24 susceptible d'être obturé par une soupape 26 prenant appui contre un siège de soupape 28. On a représenté sur la figure 2 un détail de la face feu 18 de la culasse 20 qui ferme la chambre de combustion 16 et qui est munie de deux orifices 24 dont l'un est destiné à l'admission du mélange air-carburant et dont l'autre est destiné à l'échappement des gaz brûlés. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 3, les sièges de soupape 28 de chacun des orifices 24 sont rapportés dans des logements cylindriques aménagés dans la face feu 18 de la culasse 20. Les deux sièges de soupape 28 délimitent entre eux un pontet 32 qui est muni d'un écran thermique 34 conforme aux enseignements de l'invention. L'écran thermique 34 comporte une portion centrale 36 sensiblement plane qui est agencée dans la face feu 18 de la culasse 20, devant la zone la plus étroite du pontet 32. Comme on peut le voir sur la figure 3, L'écran thermique 34 comporte à chacun de ses bords 37 adjacents aux sièges de soupapes 28 des flancs 38 qui s'étendent perpendiculairement à la face feu en direction de l'intérieur de la culasse 20 et qui sont serrés radialement chacun entre un siège de soupape 28 et son logement associés 30. Afin de limiter la force de serrage des flancs 38, ils sont chacun reçu dans un dégagement 40 correspondant agencé dans une paroi latérale cylindrique 42 d'un logement 30 d'un siège de soupape 28. Les dégagements 40 peuvent être réalisés soit au moulage de la culasse 20, soit au moment de l'usinage des logements 30 des sièges de soupape 28. De la même manière, la portion centrale 36 de l'écran thermique 34 est reçue dans un évidement 44 formé dans le pontet 32 de manière que l'écran thermique 34 ne forme pas une protubérance dans la face feu 18. L'écran thermique 34 peut être réalisé par déformation d'un flan de tôle en acier réfractaire ou peut être obtenu par moulage et être alors réalisé en matériau fritté, par exemple en céramique. L'écran thermique 34 qui est représenté sur les figures 2 et 3 est ainsi facile à installer sur la culasse 20 puisqu'il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens spécifiques pour sa fixation, cette fonction étant assurée par les sièges de soupape 28 qui sont engagés à force dans leusr logements 30. La présence de l'écran thermique 34 permet, au cours du fonctionnement du moteur, de limiter la température atteinte par le pontet, mais aussi de limiter la variation de cette température entre les différentes phases de fonctionnement du moteur. La conjonction de ces deux facteurs permet de limiter fortement l'apparition de fissures dans le pontet et accroît ainsi la longévité de la culasse. On a représenté sur les figures 4 et 5 une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'écran thermique 34 est réalisé sous la forme d'un insert noyé par surmoulage dans le pontet 32. A cet effet, L'écran thermique 34 possède deux pattes de fixation 48 qui sont agencées à chacun des deux bords 46 de la portion centrale 36 dont la direction est sensiblement parallèle à la direction X-X qui joint les axes des conduits 22. Chacune des pattes de fixation 48 comporte une première branche 50 qui s'étend perpendiculairement depuis la portion centrale 36 en direction de l'intérieur de la culasse 20 et se prolonge à son extrémité par une seconde branche 52 qui s'étend sensiblement dans le plan général de la culasse 20, selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction X-X qui joint les axes des orifices 22. Les branches 50, 52 des pattes 48 sont ainsi noyées dans le pontet 32 et assurent la fixation de la portion centrale affleurante 36 de l'écran thermique 34. Une particularité de ce mode de fixation est qu'il permet en outre de diminuer les contraintes de compression du pontet 32 dues à la dilatation du pontet 32 lors de son échauffement. En effet, les branches 50, 52 des pattes 48 jouent en quelque sorte le rôle de joints de dilatation car, du fait d'une mauvaise liaison métallurgique entre le matériau de l'insert et l'aluminium de la culasse, il se produit, au refroidissement de la culasse, un décollement entre les pattes de fixation 48 et la culasse 20 qui, au cycle suivant d'échauffement, permet une dilatation de l'aluminium de la culasse 20 sans provoquer de déformation plastique locale du matériau dans le pontet 32. Dans ce mode de réalisation, il faut prévoir une épaisseur d'origine suffisante de la portion centrale 36 de l'écran thermique 34 de manière à former une surépaisseur d'usinage pour le surfaçage de la face feu 18 de la culasse 20. On a représenté sur la figure 6 une variante de réalisation d'un écran thermique 34 réalisé sous la forme d'un insert dans lequel la portion centrale 36 de l'écran thermique 34 n'est pas plane mais présente la forme d'une cuvette. Ce mode de réalisation montre que l'adjonction d'un écran thermique 34 peut être réalisée même dans le cas où la face feu 18 de la culasse 20 présente des formes particulières destinées à améliorer la combustion du mélange carburant dans la chambre de combustion 16. L'invention a été ici décrite dans le cas d'un pontet agencé entre deux sièges de soupape mais on peut prévoir d'utiliser un écran thermique selon l'invention pour améliorer la tenue en température d'un pontet reliant un siège de soupape à l'orifice débouchant d'une préchambre de combustion. REVENDICATIONS 1. Culasse de moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile, dont une face feu (18) ferme une chambre de combustion (16) d'un cylindre (14) du moteur (10) et du type comportant au moins deux orifices (24) qui débouchent dans la chambre de combustion (16) et qui sont séparés par un pontet (32), caractérisée en ce qu'un écran thermique (34) est rapporté sur la face feu (18) de la culasse (20), devant le pontet (32) séparant les deux orifices (22). 2. Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écran thermique (34) comporte une portion centrale (36) en matériau réfractaire, agencée devant le pontet (32). 3. Culasse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion centrale (36) de l'écran thermique (34) est affleurante dans la face feu (18) de la culasse (20). 4. Culasse selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux orifices (24) sont deux logements (30) qui reçoivent des sièges de soupape rapportés (28) montés à force, et en ce que l'écran thermique (32) comporte deux flancs (38) de fixation serrés entre les sièges de soupape (28) et leurs logements (30). 5. Culasse selon la revendication 4, caractérisée en ce que les flancs (28) de fixation sont reçus au moins partiellement dans des dégagements (42) formés dans les parois (42) des logements (30). 6. Culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la culasse (20) est réalisée par moulage, et en ce que l'écran thermique (32) comporte au moins une patte de fixation (48) qui est noyée dans la culasse (20). 7. Culasse selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'écran thermique (34) comporte deux pattes de fixation (48) qui comportent chacune une première branche (50) qui est reliée à la portion centrale (36), qui s'étend dans la culasse (20) perpendiculairement au plan de la face feu (18) et qui se prolonge par une seconde branche (52) qui s'étend dans la culasse (20) sensiblement parallèlement à la face feu (18). 8. Culasse selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la portion centrale (36) de l'écran thermique (34) est munie, à l'origine, d'une surépaisseur qui est usinée lors du surfaçage de la face feu (18) de la culasse (20). 9. Culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'écran thermique (34) est réalisé par déformation d'un flan de tôle en acier réfractaire. 10. Culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'écran thermique (34) est réalisé en matériau fritté.