Brevet FR2797307A1 — publié le 20010209

Culasse à refroidissement par liquide L'invention concerne un carter à fluide de refroidissement pour la- culasse de moteur à combustion interne, avec au moins une enceinte à fluide de refroidissement chaque fois associée à une chambre de combustion, enceinte présentant au moins une amenée de fluide de refroidissement et au moins une évacuation de fluide de refroidissement. On connaît déjà un carter à fluide de refroidissement pour un moteur à combustion interne multicylindres (DE 195 42 492 Cl), équipé d'une enceinte à fluide de refroidissement, articulée en plusieurs tronçons d'enceinte à fluide de refroidissement, associés chacun à une chambre de combustion du moteur à combustion interne. Conjointement avec les fonds de culasse, les parois extérieures et le plafond de culasse, disposé à distance du fond de culasse, constituent un carter à fluide de refroidissement. L'alimentation des tronçons d'enceinte de fluide de refroidissement s'effectue au moyen d'amenées de fluide de refroidissement ou de conduites à fluide de refroidissement, reliées à une pompe. Les différents tronçons d'enceinte à fluide de refroidissement sont ici en liaison d'écoulement et ne peuvent pas recevoir d'arrivée d'écoulement ou être alimentés en fluide de refroidissement de façon différenciée. L'invention a comme but de réaliser et d'agencer l'enceinte à fluide de refroidissement, de manière que les différents tronçons d'enceinte à fluide de refroidissement reçoivent un écoulement ou soient alimentés en fluide de refroidissement de façon différenciée et de manière que l'écoulement en fluide de refroidissement puisse, à dessein, être amené séparément sur la zone critique des différents cylindres. Ce problème est résolu, selon l'invention, par le fait que l'enceinte à fluide de refroidissement présente au moins une première chambre à fluide de refroidissement et au moins une deuxième chambre à fluide de refroidissement, séparée de celle-ci, l'évacuation en fluide de refroidissement de la deuxième chambre à fluide de refroidissement étant reliée à la première chambre à fluide de refroidissement. On obtient de ce fait que, à l'intérieur de l'enceinte à fluide de refroidissement d'un cylindre, l'écoulement en fluide de refroidissement dans les zones critiques, telles que le centre de la chambre de combustion et la soupape d'échappement, soit réalisé de façon optimale. L'écoulement de contournement extérieur est déplacé au centre et le volume total du carter à fluide de refroidissement est réduit. Il n'y a en pratique aucune zone morte pour l'eau. Une possibilité additionnelle est celle selon laquelle, selon un perfectionnement, l'amenée en fluide de refroidissement de la deuxième chambre à fluide de refroidissement de l'enceinte à fluide de refroidissement est prévue à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement et l'évacuation du fluide de refroidissement est prévue dans le carter à fluide de refroidissement. Il est en outre avantageux que l'évacuation en fluide de refroidissement de la deuxième chambre à fluide de refroidissement soit réalisée sous la forme d'une nervure a fluide de refroidissement et soit disposée dans la zone d'un évidement prévu pour une soupape d'échappement. L'évacuation de fluide de refroidissement, réalisée sous la forme d'une nervure à fluide de refroidissement, balaie la zone critique de la soupape d'échappement et de la chambre de combustion et assure un refroidissement à dessein dans cette zone. Il est à ce sujet avantageux également que l'amenée de fluide de refroidissement, ainsi que l'évacuation de fluide de refroidissement de la première chambre à fluide de refroidissement, de l'enceinte à fluide de refroidissement, soient prévues à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement. Les deux chambres à fluide de refroidissement, respectivement l'enceinte à fluide de refroidissement peut recevoir ainsi un écoulement séparé et être l'objet d'un refroidissement effectué à dessein. Selon une forme de réalisation préférée de la solution selon l'invention, il est prévu enfin que l'amenée en fluide de refroidissement soit reliée en écoulement à la première et à la deuxième chambre à fluide de refroidissement. Les deux chambres à fluide de refroidissement sont alimentées de cette manière conjointement en fluide de refroidissement. Le carter à fluide de refroidissement de la culasse est ainsi complètement séparé du carter à eau de refroidissement du carter de vilebrequin. Les noyaux en sable, nécessaires pour le procédé de fabrication du carter à fluide de refroidissement, sont réalisés de manière correspondante à la forme des enceintes à fluide de refroidissement. Il y a ainsi suppression de perçages ou d'étapes opératoires supplémentaires pour conformer les enceintes à fluide de refroidissement ou le carter à fluide de refroidissement. Les carters à fluide de refroidissement selon l'invention peuvent être fabriqués ainsi de façon notablement plus rentable par une technique de moulage. Il est particulièrement important pour la présente invention que l'amenée en fluide de refroidissement de la première et de la deuxième chambres à fluide de refroidissement de l'enceinte à fluide de refroidissement présente au moins une soupape à fluide de refroidissement externe. L'enceinte à fluide de refroidissement qui reçoit un écoulement séparé peut être commandée à l'aide de la soupape de manière correspondante à la puissance de refroidissement souhaitée. En liaison avec la réalisation et l'agencement selon l'invention, il est avantageux que la hauteur de construction de la première chambre à fluide de refroidissement de l'enceinte à fluide de refroidissement corresponde à peu près à la hauteur de construction du toit de la chambre de combustion. Il est en outre avantageux que la deuxième chambre à fluide de refroidissement de l'enceinte à fluide de refroidissement soit prévue dans la zone d'une face extérieure de la première chambre à fluide de refroidissement de l'enceinte à fluide de refroidissement et dans la zone de la face extérieure chaude. Ainsi, la face chaude, d'échappement, critique, est alimentée avec la deuxième chambre à fluide de refroidissement supplémentaire. Il, - Il est en outre avantageux que le carter à fluide de refroidissement présente des éléments de guidage d'écoulement pour le fluide de refroidissement. Les éléments de guidage d'écoulement assurent une allure optimale de l'écoulement à l'intérieur du carter à fluide de refroidissement. Il est en outre avantageux que la première et la deuxième chambres à fluide de refroidissement présentent une amenée de fluide de refroidissement commune ou séparée. Selon le moteur à combustion interne, les différentes enceintes à fluide de refroidissement peuvent être alimentées en écoulement, individuellement ou de manière combinée, et l'évacuation en fluide de refroidissement de la deuxième chambre à fluide de refroidissement se décharge à dessein sur le toit de la chambre de combustion, dans la zone du centre de cette chambre de combustion. Pour limiter la complexité du système de refroidissement selon l'invention, il est avantageux qu'au moins deux enceintes à fluide de refroidissement séparées présentent une amenée en fluide de refroidissement commune et une évacuation en fluide de refroidissement commune. D'autres avantages et détails de l'invention sont explicités dans les revendications et la description et représentés sur les figures du dessin. Dans le dessin: la figure 1 est une représentation schématique de l'enceinte à fluide de refroidissement avec les lignes de contour, en vue de côté suivant la figure 2, la figure 2 est une représentation schématique de l'enceinte à fluide de refroidissement avec les lignes de contour, en vue en élévation, de dessus, la figure 3 est une représentation en coupe du carter de fluide de refroidissement le long de la ligne A-A selon la figure 1. On a désigné par 1 dans le dessin, sur la figure 1, une enckinte à fluide de refroidissement pour une culasse non représentée dans le dessin, d'un moteur à combustion interne, par exemple multicylindres, constituée d'une première chambre à fluide de refroidissement 2 et d'une deuxième chambre à fluide de refroidissement 3, faisant partie d'un carter à fluide de refroidissement 7. La première chambre à fluide de refroidissement 2 et la deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 ont une amenée en fluide de refroidissement 4 commune. Dans l'amenée en fluide de refroidissement 4 est prévue, peu après l'entrée dans le carter à fluide de refroidissement 7 (figure 3), une ramification 15, par l'intermédiaire de laquelle la première chambre à fluide de refroidissement 2 et la deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 sont alimentées en fluide de refroidissement. L'amenée en fluide de refroidissement 4 est réalisée sous la forme d'amenée externe, c'est-à-dire qu'elle est prévue à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement n'est pas ici introduit dans le circuit de refroidissement de la culasse par un carter de pied de cylindre, au contraire il l'est par l'amenée externe de fluide de refroidissement 4 sur le carter à fluide de refroidissement ou sur la culasse (figure 2). Des soupapes à fluide de refroidissement, non représentées dans le dessin, sont associées aux conduites d'amenée non représentées, soupapes au moyen desquelles on obtient une commande simple de l'écoulement en fluide de refroidissement dans les différents cylindres. La deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 est équipée d'une nervure à fluide de refroidissement 6 qui est réalisée sous la forme d'évacuation de fluide de refroidissement. La deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 est traversée transversalement par un écoulement de fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement s'évacuant dans la zone d'un évidement 10 prévu pour une soupape d'échappement, par la nervure de fluide de refroidissement 6 de la première chambre de refroidissement 2. De ce fait, on refroidit précisément la zone critique de la soupape d'échappement ou du canal d'échappement, prévu pour les gaz d'échappement, et de la chambre de combustion. La deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 du canal à fluide de refroidissement 1 est disposée au-dessus de la première chambre à fluide de refroidissement 2 de l'enceinte à fluide de refroidissement 1, dans la zone du côté échappement. La deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 ne présente, outre les nervures à fluide de refroidissement 6 et l'amenée en fluide de refroidissement 4, aucune autre liaison à la première chambre à fluide de refroidissement 2. Elle présente l'évidement 10 pour une soupape d'échappement, évidement dans lequel est disposée une soupape d'échappement non représentée. L'évidement 10 est contourné par un écoulement de fluide de refroidissement (figure 2). La première chambre à fluide de refroidissement 2 de l'enceinte à fluide de refroidissement 1 présente une évacuation de fluide de refroidissement 5 réalisée sous la forme de canal à fluide de refroidissement. Elle est traversée longitudinalement par un écoulement de fluide de refroidissement, sachant que, dans la zone du centre de la chambre de combustion, sont prévus différents évidements 9, , 11, 12, 13 pour l'évacuation des gaz d'échappement, une soupape d'échappement, des bougies d'allumage, un injecteur et des soupapes d'admission pour l'air d'alimentation, contournés par un écoulement de fluide de refroidissement, avant qu'ils s'évacue par l'évacuation de fluide de refroidissement 5. L'évacuation de fluide de refroidissement 5 est réalisée sous la forme d'une évacuation de fluide de refroidissement externe, c'est-à-dire qu'elle est prévue à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement 7. Elle est en liaison d'écoulement avec la pompe à fluide de refroidissement, par l'intermédiaire de conduites non représentées. Outre l'amenée en fluide de refroidissement 4, la nervure de fluide de refroidissement 6 de la deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 sert d'amenée en fluide de refroidissement 4 supplémentaire pour la première chambre à fluide de refroidissement 2. Chaque fois à deux cylindres sont associées deux enceintes à fluide de refroidissement 1 à titre de paire d'enceintes à fluide de refroidissement, les paires d'enceintes à fluide de refroidissement étant disposées l'une à côté de l'autre pour les différents cylindres, dans le carter à fluide de refroidissement 7. Deux enceintes à fluide de refroidissement 1 voisines d'une paire d'enceintes à fluide de refroidissement sont chaque fois reliées, par l'intermédiaire de l'amenée en fluide de refroidissement 4 et de l'évacuation en fluide de refroidissement 5. Il n'y a aucune liaison d'écoulement entre les paires d'enceintes à fluide de refroidissement décrites précédemment. Chaque paire de cylindres ou chaque paire d'enceintes à fluide de refroidissement est ainsi refroidie ou alimentée en écoulement séparément. La figure 1 montre également que la première chambre à fluide de refroidissement 2 et la deuxième chambre à fluide de refroidissement 3 de l'enceinte à fluide de refroidissement 1 sont disposées séparément l'une de l'autre et que seule l'amenée en fluide de refroidissement 4 commune et la nervure à fluide de refroidissement 6 relient les deux chambres à fluide de refroidissement. La figure 2 représente l'enceinte à fluide de refroidissement 1 avec les différents évidements 9, 11, 12, 13, pour l'évacuation des gaz d'échappement, les bougies d'allumage, l'injecteur et les soupapes d'admission pour l'air d'alimentation. La figure 3 représente le carter à fluide de refroidissement 7 avec des parois 17, une bride d'admission 19 et un carter à chaîne 18, en vue en élévation de dessus selon la figure 2. Tandis qu'on a représenté sur les figures 1 et 2 uniquement l'enceinte à fluide de refroidissement 1, la figure 3 représente le carter à fluide de refroidissement vu en coupe, les parois 17 du carter à fluide de refroidissement 7 constituant l'enceinte à fluide de refroidissement 1. Dans cette représentation, la première chambre à fluide de refroidissement 2 (figure 2) est représentée en vue en coupé suivant la ligne A-A. L'amenée en fluide de refroidissement 4 commune alimente les deux enceintes à fluide de refroidissement 1 des deux cylindres. Le fluide de refroidissement chaque fois de la première et de la deuxième chambre à fluide de refroidissement 2, 3 des deux enceintes à fluide de refroidissement 1 ou des paires d'enceintes de fluide à refroidissement s'évacue par l'évacuation de fluide de refroidissement 5. Des canaux d'échappement 9' sont prévus pour les gaz d'échappement, des canaux d'admission 13' sont prévus pour l'air d'alimentation, et que des logements 11', 12' sont prévus pour les bougies d'allumage et l'injecteur, ces éléments étant contournés par un écoulement de fluide de refroidissement. REVENDICATIONS 1. Carter à fluide de refroidissement (7) pour la culasse de moteur à combustion interne, avec au moins une enceinte à fluide de refroidissement (1) chaque fois associée à une chambre de combustion, enceinte présentant au moins une amenée de fluide de refroidissement (4) et au moins une évacuation de fluide de refroidissement (5), caractérisé en ce que l'enceinte de fluide de refroidissement (1) présente au moins une première chambre à fluide de refroidissement (2) et au moins une deuxième chambre à fluide de refroidissement (3), séparée de celle-ci. 2. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évacuation de fluide de refroidissement (5) de la deuxième chambre à fluide de refroidissement (3) est reliée en écoulement à la première chambre à fluide de refroidissement (2). 3. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'amenée de fluide de refroidissement (4) de la deuxième chambre de fluide de refroidissement (3) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) est prévue à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement (7), et l'évacuation de fluide de refroidissement (5) se trouvant dans le carter à fluide de refroidissement (7) est prévue dans la zone du centre de la chambre de combustion. 4. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'évacuation de fluide de refroidissement (5) de la deuxième chambre de fluide de refroidissement (3) est réalisée sous la forme de nervure à fluide de refroidissement (6) et est disposée dans la zone d'un évidement (10) prévu pour une soupape d'échappement. 5. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'amenée de fluide de refroidissement (4) ainsi que l'évacuation de fluide de refroidissement (5) de la première chambre à fluide de refroidissement (2) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) sont prévues à l'extérieur du carter à fluide de refroidissement (7). 6. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'amenée de fluide de refroidissement (4) est reliée en écoulement à la première chambre à fluide de refroidissement (2) et à la deuxième chambre à fluide de refroidissement (3). 7. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'amenée de fluide de refroidissement (4) de la première chambre à fluide de refroidissement (2) et de la deuxième chambre à fluide de refroidissement (3) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) présente au moins une soupape à fluide de refroidissement externe. 8. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur de construction de la première chambre à fluide de refroidissement (2) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) correspond à peu près à la hauteur de construction du toit de chambre à combustion. 9. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième chambre à fluide de refroidissement (2) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) est prévue dans la zone d'une face extérieure (16) de la première chambre à fluide de refroidissement (2) de l'enceinte à fluide de refroidissement (1) et dans la zone du côté chaud d'échappement. 10. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carter à fluide de refroidissement (7) présente des éléments de guidage d'écoulement (8) pour le fluide de refroidissement. 11. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première chambre à fluide de refroidissement (2) et la deuxième chambre à fluide de refroidissement (3) présentent une amenée de fluide de refroidissement (4) commune ou séparée. 12. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une quelconque dés revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins deux enceintes à fluide de refroidissement (1) voisines présentent une amenée de fluide de refroidissement (4) commune et une évacuation de fluide de refroidissement (5) commune. 13. Enceinte à fluide de refroidissement (1) pour un moteur à combustion interne l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'évacuation de fluide de refroidissement (5) de la deuxième chambre de fluide de refroidissement (3) s'évacue, à dessein, sur le toit de la chambre de combustion, dans la zone du centre de la chambre de combustion.