Brevet FR2831610A1 — publié le 20030502

La présente invention concerne un moteur thermique, comprenant un bloc-moteur, une culasse, au moins deux soupapes montées mobiles dans la culasse, au moins un cylindre logé dans le bloc-moteur, au moins un piston monté coulissant de façon étanche dans le cylindre, un arbre moteur relié au piston par une bielle, et au moins une chambre de combustion délimitée dans le cylindre par la culasse, les soupapes, et le piston. Les moteurs thermiques actuellement connus, et en particulier les moteurs diesel dont un exemple est partiellement illustré sur les figures 1 et 2, répondent traditionnellement à cette définition. Plus généralement, ces moteurs comprennent trois parties, à savoir le bloc-moteur 1, la culasse 2, et le carter (non représenté) qui ferme le bloc-moteur à sa partie inférieure. La chambre de combustion 7, qui est soumise à de fortes pressions, en particulier dans un moteur diesel, doit être obturée de façon étanche au moins au moment de la combustion, l'étanchéité devant notamment être assurée de façon dynamique entre le piston 61 et le cylindre 4, et de façon statique entre le bloc-moteur 1 et la culasse 2. A l'heure actuelle, l'étanchéité statique est confiée à un joint 9 dit"joint de culasse", qui est disposé entre le bloc-moteur 1 et la culasse 2, et qui assure une étanchéité à la fois vis-à-vis des gaz de combustion et vis-à-vis des différents fluides circulant entre le bloc-moteur et la culasse. Néanmoins, l'accroissement des pressions de combustion ainsi que le souhait de plus en plus affirmé de fabriquer les blocs-moteurs en alliage léger rendent de plus en plus problématique la réalisation de joints de culasses présentant la fiabilité souhaitée. La présente invention a pour but d'apporter une solution à ce problème en proposant un moteur dans lequel l'étanchéité statique entre le bloc-moteur et la culasse est réalisée de façon simple, fiable, et avantageuse. A cette fin, le moteur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le cylindre est essentiellement constitué par une chemise rapportée dont une extrémité chaude, entourant la chambre de combustion, est encastrée de façon étanche dans la culasse. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'extrémité chaude de la chemise est encastrée de façon étanche dans une rainure cylindrique de la culasse. L'extrémité chaude de la chemise est par exemple liée à la rainure cylindrique par soudage et peut, à cette fin, être soudée par laser à une arête périphérique externe de la rainure cylindrique. L'extrémité froide de la chemise, c'est-à-dire l'extrémité de cette chemise qui est distante de la chambre de combustion, est avantageusement engagée de façon étanche dans un perçage cylindrique du bloc-moteur. Il est possible de prévoir que l'extrémité chaude de la chemise présente des zones épaulées diamétralement opposées l'une à l'autre, alignées suivant une direction transversale à l'arbre moteur, et adjacentes à la culasse. Un moteur thermique conforme à l'invention peut alors comprendre plusieurs chemises rapportées alignées suivant l'axe de l'arbre moteur et dont chacune forme un cylindre, chaque chemise étant de préférence séparée d'une chemise voisine par un espace vide du bloc-moteur. Chaque chemise peut être réalisée dans un alliage métallique léger. Le moteur thermique ainsi défini présente de nombreux avantages et peut constituer un moteur diesel. En effet, outre le fait qu'il entraîne la suppression du joint de culasse, l'agencement d'un tel moteur permet une forte réduction du gradient de température qui se produit entre le bloc-moteur et la culasse en raison du fait que la zone qui sépare deux cylindres est une zone chaude du bloc-moteur et une zone froide de la culasse. Un deuxième avantage réside dans la suppression des sollicitations mécaniques qui sont dues au serrage de la culasse sur le bloc-moteur, qui occasionnent la flexion de la culasse, et qui font apparaître des contraintes dans la partie supérieure de celle-ci. Cet agencement permet en outre de réduire les passages d'eau dans le bloc-moteur et même de refroidir ce dernier par une circulation d'huile, en limitant à la culasse le refroidissement à l'eau. Parmi tous les autres avantages qu'apporte cet agencement, la réduction des déformations du fût à laquelle conduit l'absence de serrage de la culasse, et celle des émissions sonores par découplage de la chemise du bloc-moteur, ainsi que la plus grande précision sur le volume des chambres de combustion peuvent encore être signalées. D'autres caractéristiques spécifiques de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Figure 1 est une vue en coupe partielle, dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur, d'un moteur diesel présentant une architecture traditionnelle ; - la Figure 2 est une vue en coupe partielle, dans un plan médian passant par l'arbre moteur, du moteur diesel illustré à la figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en coupe partielle, dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur, d'un moteur diesel conforme à l'invention ; et - la Figure 4 est une vue en coupe partielle, dans un plan médian passant par l'arbre moteur, du moteur diesel illustré à la figure 3. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un moteur thermique, et notamment un moteur diesel. Un tel moteur comprend traditionnellement un blocmoteur 1, une culasse 2, des soupapes telles que 31 et 32, qui sont montées mobiles dans la culasse 2, des cylindres tels que 4, qui sont logés dans le bloc-moteur 1, un piston 61 monté coulissant de façon étanche dans chaque cylindre 4, un arbre moteur 62 relié à chaque piston 61 par une bielle correspondante 63, et des chambres de combustion 7 dont chacune est délimitée dans un cylindre 4 par la culasse 2, par les soupapes 31 et 32 débouchant dans ce cylindre, et par le piston 61 obturant ce dernier. Selon l'invention, chaque cylindre 4 est constitué par une chemise 5 rapportée, et l'extrémité chaude 51 de cette chemise, c'est-à-dire l'extrémité de la chemise 5 qui entoure la chambre de combustion 7, est encastrée de façon étanche dans la culasse 2. Comme le montre la figure 4, les différentes chemises rapportées telles que 5A et 5B que comporte le moteur de l'invention, et dont chacune forme un cylindre, sont alignées le long de l'arbre moteur 62. Dans le mode de réalisation préféré illustré, l'extrémité chaude 51 de la chemise 5 est encastrée de façon étanche dans une rainure cylindrique 20 de la culasse 2 et fixée à cette rainure par soudage. Par exemple, l'extrémité chaude 51 de la chemise 5 est soudée par laser à une arête périphérique externe 21 de la rainure cylindrique 20 ou, éventuellement, soudée à cette arête par bombardement électronique. L'extrémité froide 52 de la chemise 5, c'est-à-dire l'extrémité de la chemise 5 qui est distante de la chambre de combustion 7, est engagée de façon étanche dans un perçage cylindrique 10 du bloc-moteur 1, l'étanchéité requise pouvant aisément être réalisée par tout moyen connu 8 dans la mesure où elle concerne une zone de pression relativement faible. Comme le montre la figure 3, l'extrémité chaude 51 de la chemise 5 peut présenter des zones épaulées 50 qui sont diamétralement opposées l'une à l'autre, qui sont alignées suivant une direction transversale à l'arbre moteur 62, c'est-à-dire dans le plan de la figure 3, et qui sont adjacentes à la culasse 2. Par ailleurs, comme le montre la figure 4, chacune des chemises, telle que 5A ou 5B, est séparée de la chemise voisine, telle que 5B ou 5A, par un espace vide 100 du bloc-moteur 1. Dans un tel agencement, chaque chemise 5 peut être réalisée dans un alliage métallique léger et le blocmoteur 1 peut être refroidi par une circulation d'huile. REVENDICATIONS 1. Moteur thermique, comprenant un bloc-moteur (1), une culasse (2), au moins deux soupapes (31,32) montées mobiles dans la culasse (2), au moins un cylindre (4) logé dans le bloc-moteur (1), au moins un piston (61) monté coulissant de façon étanche dans le cylindre (4), un arbre moteur (62) relié au piston (61) par une bielle (63), et au moins une chambre de combustion (7) délimitée dans le cylindre (4) par la culasse (2), les soupapes (31,32), et le piston (61), caractérisé en ce que le cylindre (4) est essentiellement constitué par une chemise (5) rapportée dont une extrémité chaude (51), entourant la chambre de combustion (7), est encastrée de façon étanche dans la culasse (2). 2. Moteur thermique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité chaude (51) de la chemise (5) est encastrée de façon étanche dans une rainure cylindrique (20) de la culasse (2). 3. Moteur thermique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une extrémité froide (52) de la chemise (5), distante de la chambre de combustion (7), est engagée de façon étanche (8) dans un perçage cylindrique (10) du bloc-moteur (1). 4. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité chaude (51) de la chemise (5) est liée à la rainure cylindrique (20) par soudage. 5. Moteur thermique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité chaude (51) de la chemise (5) est soudée par laser à une arête périphérique externe (21) de la rainure cylindrique (20). 6. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité chaude (51) de la chemise (5) présente des zones épaulées (50) diamétralement opposées l'une à l'autre, alignées suivant une direction transversale à l'arbre moteur (62), et adjacentes à la culasse (2). 7. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs chemises rapportées (5A, 5B) alignées le long de l'arbre moteur et dont chacune forme un cylindre, et en ce que chaque chemise (5A, 5B) est séparée d'une chemise voisine (5B, 5A) par un espace vide (100) du bloc-moteur (1). 8. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chemise (5) est réalisée dans un alliage métallique léger. 9. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un moteur diesel. 10. Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc-moteur (1) est refroidi par une circulation d'huile.