Brevet FR2888288A3 — publié le 20070112

FR 2888288 A3 20070112 FR 0552101 A 20050708 "Cloison de séparation pour conduit d'admission de culasse réalisée venue de matière par moulage avec la culasse" L'invention propose une culasse de moteur à combustion interne comportant une cloison de séparation du conduit d'admission. L'invention propose plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'admission dont un tronçon du conduit d'admission est divisé, par une cloison de séparation transversale globalement parallèle io à la fibre neutre dudit tronçon du conduit d'admission, en deux conduits secondaires parallèles supérieur et inférieur. Dans les moteurs à combustion interne modernes, des dispositifs sont prévus pour produire dans les gaz d'admission, ou dans le mélange carburé introduit dans la chambre de combustion, un mouvement aérodynamique ordonné du type "tumble". Ce mouvement aérodynamique est un mouvement de rotation du fluide autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre et sensiblement parallèle à l'axe du vilebrequin. Le mouvement de tumble a des effets bénéfiques notamment sur la réduction des émissions de polluants, sur le couple à bas régime, et sur la tolérance vis-à-vis de la dilution. Il permet en outre d'obtenir un cycle de combustion plus tolérant vis-à-vis du cliquetis et des instabilités de combustion. Le mouvement de tumble a aussi des avantages pour améliorer la combustion du mélange carburé lorsque le moteur fonctionne au ralenti. Selon un mode de réalisation connu, comme par exemple tel que décrit dans le document US-A-6.705.280, une cloison est agencée dans le conduit d'admission pour le diviser en deux conduits secondaires parallèles, et un dispositif à clapet mobile obture sélectivement chacun des conduits parallèles pour produire ce mouvement de "tumble". Selon un mode de réalisation connu, la culasse est fabriquée en fonderie par moulage de métal en fusion, notamment en aluminium. Le conduit d'admission est formé par l'intermédiaire d'un noyau destructible et la cloison est réalisée sous la forme d'un insert qui est mis en place dans le moule avant l'opération de moulage, en traversant le noyau de manière que les extrémités de l'insert fassent saillie par rapport à la paroi extérieure du noyau. Lors de l'opération de moulage, le métal en fusion recouvre io les extrémités de l'insert qui font saillie par rapport au noyau destructible, de manière qu'en se solidifiant, le métal emprisonne les extrémités de l'insert. Cependant, à l'issue de l'opération de moulage, lors du refroidissement de l'ensemble, pour que le métal se solidifie, le is métal et l'insert se rétractent de manière différente. Il en résulte que des interstices sont créés entre la culasse et les extrémités de l'insert, permettant alors à l'insert de se déplacer lors du fonctionnement du moteur. Une opération supplémentaire de martelage est alors mise 20 en oeuvre pour empêcher tout mouvement de l'insert dans la culasse. De plus, la présence des extrémités de l'insert dans la culasse, complexifie l'implantation de conduits supplémentaires à proximité du conduit d'admission. L'invention a pour but de proposer une culasse de moteur à combustion pour laquelle la cloison de séparation est réalisée de manière à limiter les inconvénients cités ci-dessus. Dans ce but, l'invention propose une culasse du type décrit précédemment, caractérisée en ce que la cloison de séparation est réalisée venue de matière par moulage avec la culasse. L'invention propose aussi un noyau apte à être utilisé lors de la réalisation par moulage d'une culasse de moteur comme définie précédemment, et qui est conformé de manière à obtenir ledit conduit d'admission de la culasse, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité transversale qui débouche transversalement dans une face externe convexe du noyau et qui est apte à être remplie lors de la réalisation de la culasse par moulage pour former la cloison de séparation. L'invention propose encore une boîte à noyaux pour fabriquer au moins un noyau comme défini précédemment, du type qui comporte une partie supérieure et une partie inférieure qui délimitent un logement creux d'orientation principale longitudinale complémentaire de la forme du noyau à fabriquer, io caractérisée en ce qu'elle comporte une lame plane transversale qui traverse le logement creux de manière à former la cavité transversale du noyau. Selon d'autres caractéristiques de la boîte à noyaux: - la lame consiste en une superposition verticale de trois is plaques transversales parallèles; et - la partie supérieure et la partie inférieure délimitent plusieurs logements creux alignés transversalement, et elle comporte une lame transversale commune qui traverse tous les logements creux; - les logements creux sont reliés entre eux, en formant un seul logement dans la boîte à noyaux, pour fabriquer un seul noyau permettant d'obtenir plusieurs conduits d'admission de la culasse. 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 figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale verticale d'une culasse de moteur à combustion comportant une cloison de séparation conforme à l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un noyau selon l'invention qui permet d'obtenir une cloison de séparation selon l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique en perspective avec arrachement d'une boîte à noyaux permettant d'obtenir un noyau selon l'invention. Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. io On a représenté à la figure 1 une culasse 10 de moteur à combustion interne dont la face inférieure 10i délimite la partie supérieure 12 d'une chambre de combustion du moteur à combustion. La culasse 10 comporte un conduit d'admission 14 de gaz d'admission, notamment d'air, qui comporte un orifice d'entrée 16 réalisé dans une face externe 10e par lequel le flux de gaz d'admission pénètre dans le conduit d'admission 14, et un orifice de sortie 18 par lequel le conduit d'admission débouche dans la partie supérieure 12 de la chambre de combustion. La culasse comporte aussi un conduit d'échappement 20 des gaz de combustion produits lors du fonctionnement du moteur. Le conduit d'admission 14 comporte un tronçon amont 22 qui est débouchant au niveau de l'orifice d'entrée 16 par lequel les gaz d'admission pénètrent dans le conduit d'admission et un conduit aval 24 qui débouche au niveau de l'orifice de sortie 18. On définit la fibre neutre du tronçon amont 22 comme étant la ligne imaginaire reliant les centres de toutes les sections transversales du tronçon amont 22. Pour produire un mouvement de "tumble" des gaz d'admission, le tronçon amont 22 du conduit d'admission 14 est divisé en un conduit secondaire supérieur 22a et inférieure 22b par une cloison de séparation 26 qui consiste en une plaque transversale globalement parallèle à la fibre neutre du tronçon amont 22. Ici, le tronçon amont 22 est globalement rectiligne. Cependant, à titre de variante de réalisation connue (non représentée), le tronçon amont est non rectiligne, par exemple il est cintré globalement autour d'un axe transversal. Ainsi, lorsque le tronçon amont 22 est rectiligne, comme on l'a représenté à la figure 1, la cloison de séparation 26 est plane, tandis que lorsque le tronçon amont 22 est cintré, la cloison de io séparation 26 est elle aussi cintrée. Conformément à l'invention, la cloison de séparation 26 est réalisée venue de matière avec la culasse 10. Selon un mode de réalisation connu, la culasse 10 est fabriquée en fonderie par moulage d'un métal, notamment d'un is alliage d'aluminium. Par conséquent, et selon l'invention, la cloison de séparation 26 est réalisée lors de la fabrication de la culasse 10 par moulage. On a représenté à la figure 2 un noyau 28 destructible qui est apte à être utilisé lors de la réalisation de la culasse 10 selon l'invention pour former dans la culasse 10 le conduit d'admission 14 comportant une cloison 26 selon l'invention. De manière connue, le noyau 28 est de forme complémentaire au conduit d'admission 14. Le noyau 28 est mis en place dans le moule avant la coulée du métal, de manière que le métal sous forme liquide recouvre en totalité le noyau 28. Lorsque le métal est solidifié, le noyau 28 est détruit, libérant dans la culasse un espace vide formant le conduit d'admission 14. Conformément à un autre aspect de l'invention, le noyau 28 est réalisé de manière qu'il comporte une cavité 30 qui débouche dans la face externe 28e du noyau et qui est de forme complémentaire à la cloison 26. Ainsi, lors de la coulée du métal liquide, pour réaliser la culasse 10, le métal liquide se répartit autour du noyau et remplit l'intérieur de la cavité 30. Enfin, lorsqu'il se solidifie, le métal qui a rempli la cavité 30 forme la cloison de séparation 26. Un tel noyau permet d'obtenir la cloison de séparation 26 sans qu'il ne soit nécessaire d'utiliser un outillage particulier à mettre en position dans le moule utilisé pour réaliser la culasse 10. On a représenté à la figure 3 une boîte à noyaux 34 qui est io réalisée de manière à fabriquer un noyau 28 selon l'invention. La boîte à noyaux 34 comporte une partie supérieure 36 et une partie inférieure 38 qui sont assemblées l'une sur l'autre en délimitant un logement creux 40 complémentaire de la forme du noyau 28. Ainsi, le logement creux 40 est globalement identique au conduit d'admission 14 de la culasse10. Le noyau 28 est réalisé selon un procédé connu d'agglomération de sable dans le logement creux 40. Conformément à l'invention, pour obtenir la cavité 30 du 20 noyau 28, la boîte à noyaux 34 comporte une lame transversale 42 qui traverse le logement creux 40. On a représenté à la figure 3 une boîte à noyaux 34 pour laquelle la lame transversale 42 est agencée dans le plan d'appui de la partie supérieure 36 contre la partie inférieure 38, c'est-à- dire dans le plan de joint de la boîte à noyaux 34. Cependant, il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation, et que la lame transversale 42 peut être agencée dans la boîte à noyaux 34 à une autre position que ce plan de joint. Ainsi, la lame transversale 42 s'étend transversalement au travers de la partie supérieure 36 ou au travers de la partie inférieure 38. Pour cela, la partie supérieure 36 ou la partie inférieure 38 comporte un orifice transversal (non représenté) de forme complémentaire à la lame transversale 42, qui débouche dans le logement 40. Pour réaliser le noyau 28 selon l'invention, on dispose d'abord la lame 42 dans le logement creux 40. Ensuite, le logement creux 40 est rempli par le sable destiné à former le noyau 28, qui se répartit de manière homogène autour de la lame 42. Le sable est ensuite aggloméré en un élément unique formant le noyau 28. La lame 42 est retirée de la boîte à noyaux 34 selon un io mouvement transversal, puis la boîte à noyaux 34 est ouverte pour récupérer le noyau 28 fini. Selon un mode de réalisation préféré, la lame transversale 42 consiste en une superposition de trois plaques transversales 42a, 42b parallèles. is Les trois plaques 42a, 42b sont réalisées de manière que pour extraire la lame transversale 42 de la boîte à noyaux 34, une première plaque 42a, par exemple la plaque qui est située verticalement entre les deux autres plaques 42b, est retirée avant les deux autres plaques 42. Ensuite, une fois que la première plaque est retirée, les deux autres plaques 42b sont retirées de la boîte à noyaux 34. Un tel mode de réalisation de la lame transversale 42 permet de réduire les frottements entre la paroi interne de la cavité 30 du noyau 38 et la paroi externe de la lame transversale 42. En effet, lors de l'agglomération du sable pour former le noyau 28, le sable est comprimé sur les parois de la lame transversale 42. Ainsi, lorsque la lame transversale 42 est réalisée en une seule pièce les efforts de compression du sable sur la lame 42 produisent des efforts de frottements importants entre la paroi interne de la cavité 30 et les parois externes de la lame 42, et par conséquent la paroi interne de la cavité 30 risque d'être détériorée. Par contre, selon l'invention, lorsque la première plaque 42a a été retirée de la boîte à noyaux 34 avant les deux autres plaques 42b, le jeu vertical formé par l'absence de la première plaque 42a permet de réduire, voire supprimer les frottements entre les deux autres plaques 42b et la paroi interne de la cavité 30, réduisant ainsi les risques de détérioration de la paroi de la cavité 30. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, la boîte à noyaux 34 comporte un seul logement creux 40, associé à io une seule lame transversale 42, qui permet de réaliser un seul noyau 28 à la fois. Selon une variante de réalisation non représentée, la boîte à noyaux 34 comporte plusieurs logements creux 40 qui sont alignés transversalement. is Conformément à l'invention, cette boîte à noyaux 34 comportant plusieurs logements creux 40 comporte une seule lame transversale qui traverse tous les logements creux 40. Ainsi, il est possible de réaliser simultanément plusieurs noyaux 28, ce qui permet de réduire le temps de réalisation de la culasse 10. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, la culasse 10 comporte un seul conduit d'admission 14. Selon un mode de réalisation connu, la culasse 10 comporte plusieurs conduits d'admission 14. En effet, la culasse 10 comporte généralement plusieurs conduits d'admission pour chaque cylindre, et/ou le moteur comporte plusieurs cylindres. Ainsi, selon une variante de réalisation de l'invention, les logements creux 40 de la boîte à noyaux 34 sont reliés entre eux de manière à former un seul logement dans la boîte à noyaux 34, ce qui permet fabriquer un seul noyau 28, en vue d'obtenir tous les conduits d'admission 14 de la culasse 10 lors de l'opération de moulage en n'utilisant que ce seul noyau 28. REVENDICATIONS 1. Culasse (10) de moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'admission (14) dont un tronçon (22) du conduit d'admission (14) est divisé, par une cloison de séparation (26) transversale globalement parallèle à la fibre neutre dudit tronçon (22) du conduit d'admission (14) , en deux conduits secondaires parallèles supérieur (22a) et inférieur (22b), caractérisée en ce que la cloison de séparation (26) est réalisée venue de matière par moulage avec la culasse (10). io 2. Noyau (28) apte à être utilisé lors de la réalisation par moulage d'une culasse (10) de moteur selon la revendication précédente, et qui est conformé de manière à obtenir ledit conduit d'admission (14) de la culasse (10), caractérisé en ce qu'il comporte une cavité transversale (30) qui débouche transversa- lement dans une face externe convexe (28e) du noyau (28) et qui est apte à être remplie lors de la réalisation de la culasse (10) par moulage pour former la cloison de séparation (26). 3. Boîte à noyaux (34) pour fabriquer au moins un noyau (28) selon la revendication précédente, du type qui comporte une partie supérieure (36) et une partie inférieure (38) qui délimitent un logement creux (40) d'orientation principale longitudinale complémentaire de la forme du noyau (28) à fabriquer, caractérisée en ce qu'elle comporte une lame plane (42) transversale qui traverse le logement creux (40) de manière à former la cavité transversale (30) du noyau (28). 4. Boîte à noyaux (34) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la lame (42) consiste en une superposition verticale de trois plaques transversales parallèles (42a, 42b). 5. Boîte à noyaux (34) selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la partie supérieure (36) et la partie inférieure (38) délimitent plusieurs logements creux (40) alignés transversalement, et en ce qu'elle comporte une lame transversale (42) commune qui traverse tous les logements creux (40). 6. Boîte à noyaux (34) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les logements creux (40) sont reliés entre eux en formant un seul logement dans la boîte à noyaux (34), pour fabriquer un seul noyau (28) permettant d'obtenir plusieurs conduits d'admission (14) de la culasse (10).