Brevet FR2910554A1 — publié le 20080627

Culasse de moteur à combustion interne La présente invention est relative à une culasse de moteur à combustion interne comportant un circuit d'huile de lubrification, ce circuit comportant au moins un passage pour la redescente par gravité de l'huile vers un carter cylindre associé à la culasse dans le moteur, ce passage comportant au moins une partie de paroi interne disposée en relation de transfert thermique avec un point chaud la culasse. On sait que le corps d'un moteur à combustion interne, qu'il soit du type Diesel ou du type à allumage commandé, comprend classiquement une culasse montée sur un carter-cylindre, ces deux parties étant refroidies et lubrifiées par des circulations d'eau (ou d'air) et d'huile, respectivement. L'huile suit un circuit qui passe dans la culasse, notamment pour lubrifier des paliers d'arbres à cames de commande des soupapes des cylindres. Cette huile revient ensuite par gravité dans le carter-cylindre via des passages dits "redescentes d'huile" intégrés à la culasse, notamment pour des raisons de compacité. On a représenté schématiquement un tel passage 1 à la figure 1 du dessin annexé, en coupe verticale. Ce passage comprend une goulotte d'entrée 2, une partie centrale tubulaire 3 et une goulotte de sortie 4. Il est profilé de manière à s'écarter autant que possible de points chauds tels que celui, référencé 5, créé par un conduit 6 de sortie de gaz d'échappement, représenté en coupe transversale. En effet une surchauffe de l'huile ruisselant, selon la flèche F, sur une partie de paroi interne inclinée 7 d'un tel passage adjacente au conduit 6, accélère la dégradation de ses propriétés lubrifiantes et par conséquent l'intervalle entre les vidanges d'huile. Une solution classique de ce problème consiste à refroidir le point chaud en y faisant passer le circuit d'eau de refroidissement. Une autre solution consiste à ménager entre le passage et le conduit de sortie de gaz d'échappement une chambre isolant thermiquement ce passage de ce conduit, comme proposé par exemple dans le document de brevet JP11072041. Ces deux solutions ont en commun l'inconvénient d'accroître l'encombrement du moteur. Or on cherche actuellement à réaliser des moteurs de plus en plus compacts et présentant néanmoins des performances améliorées en terme de puissance et/ou de rendement. Elles ne peuvent donc être adoptées par le DB5226 FR DEM 0 2910554 2 concepteur d'un tel moteur alors que l'amélioration des performances précitées implique un accroissement des contraintes thermiques à supporter. La présente invention a donc pour but de fournir une culasse de moteur à combustion interne conçue pour autoriser une réalisation particulièrement compacte 5 de ce moteur, prévenant cependant toute surchauffe de l'huile de lubrification passant dans les redescentes d'huile précitées. La présente invention a aussi pour but d'atteindre ce résultat sans passer par une révision coûteuse de la géométrie de la culasse. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la 10 lecture de la description qui va suivre, avec une culasse de moteur à combustion interne comportant un circuit d'huile de lubrification, ce circuit comprenant au moins un passage pour la redescente par gravité de l'huile vers un carter-cylindre associé à la culasse dans le moteur, ce passage comportant au moins une partie de paroi interne disposée en relation de transfert thermique avec un point chaud de la 15 culasse, celle-ci étant remarquable en ce que ce passage est équipé d'un moyen formant écran empêchant tout ruissellement d'huile en redescente sur cette partie de paroi. Comme on le verra plus loin en détail, on évite ainsi une surchauffe dommageable de l'huile de lubrification, sans accroissement de l'encombrement de 20 la culasse et sans révision coûteuse de sa géométrie. L'invention permet ainsi de réaliser un moteur à combustion interne très compact, de puissance et/ou de rendement néanmoins élevés, conformément aux buts poursuivis par la présente invention. Selon d'autres caractéristiques de celle-ci : 25 - le moyen formant écran prend la forme d'un tube dans lequel passe l'huile en redescente, à l'écart de la partie de paroi interne voisine du point chaud, - le tube est rapporté et fixé dans le passage, - le tube est fixé dans le passage par frettage, - le tube est fixé par frettage dans une partie complémentaire du passage usinée à 30 cet effet, - en variante, le tube est fixé par vissage ou par collage, -la partie de paroi du passage en relation de transfert thermique avec le point chaud comprend au moins une partie d'une goulotte d'entrée du passage, le DB5226 FR DEM 0 2910554 3 moyen formant écran se prolongeant dans cette goulotte d'entrée pour empêcher tout ruissellement d'huile sur cette partie de la goulotte d'entrée, - le moyen formant écran est réalisé en un matériau à faible conductivité thermique, 5 - le point chaud est adjacent à un conduit de sortie de gaz d'échappement du moteur. L'invention fournit aussi un moteur à combustion interne comprenant un carter-cylindre et une culasse suivant la présente invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront 10 à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une représentation schématique, en coupe verticale, d'un passage de redescente d'huile de lubrification dans une culasse de moteur à combustion interne de conception classique, cette figure étant décrite en préambule de la 15 présente demande de brevet, et - les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques, analogues à celle de la figure 1, de premier et deuxième modes de réalisation respectivement, d'un passage de redescente d'huile dans une culasse suivant la présente invention. Sur ces figures 2 et 3 des références numériques identiques à des 20 références utilisées sur la figure 1 repèrent des éléments ou organes identiques ou analogues. On se réfère à la figure 2 du dessin annexé où il apparaît que le passage 1 de redescente d'huile de lubrification est disposé par rapport au conduit 6 de sortie de gaz d'échappement sensiblement comme sur la figure 1. 25 On se place dans la situation suivant laquelle la proximité du conduit 6 et de la partie de paroi interne 7 du passage 1 est telle que le point chaud 5 créé entre ce conduit et cette partie 7 par les gaz d'échappement circulant dans ce conduit, est susceptible de provoquer une surchauffe et donc un vieillissement accéléré de l'huile qui ruissellerait sur la partie de paroi 7 pendant sa redescente vers le carter- 30 cylindre (non représenté), du fait de la relation de transfert thermique existant entre ce point chaud et cette partie de paroi, à travers la matière métallique conductrice de la chaleur constituant la culasse. Une telle situation peut résulter, comme on l'a vu plus haut, d'une demande pour un moteur particulièrement compact obligeant le concepteur de ce moteur à DB5226 FR DEM 0 2910554 4 rapprocher, autant que faire se peut, les différents organes ou éléments constituant la culasse d'un tel moteur. Suivant la présente invention, on satisfait à cette demande, tout en protégeant l'huile de lubrification d'une dégradation par surchauffe, en empêchant 5 tout ruissellement d'huile en redescente dans le passage 1, sur la partie de paroi 7 de ce passage en relation de transfert thermique avec le point chaud 5. Pour ce faire l'invention propose d'installer, dans ce passage, un moyen formant écran vis-à-vis d'un tel ruissellement et donc propre à le détourner de cette partie de paroi, vers un espace où l'huile ne subit pas une telle surchauffe. 10 Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention illustré par la figure 2, ce moyen formant écran prend la forme d'un tube 8 d'axe sensiblement vertical, rapporté et fixé dans la partie centrale 3 du passage 1 et s'étendant de cette partie centrale au bas de la goulotte de sortie 4 de ce passage. Le tube 8 présente une section droite complémentaire de celle de la partie centrale 3 du passage 1 de 15 manière à s'ajuster exactement dans celle-ci. On comprend qu'ainsi le tube recueille l'huile collectée par la goulotte d'entrée 2, y compris celle qui ruisselle sur ses parois, et la canalise verticalement dans la goulotte de sortie 4 en empêchant que cette huile ne ruisselle sur les parois de cette goulotte, y compris sur la partie de paroi 7 surchauffée par les gaz 20 d'échappement à haute température qui circulent dans le conduit 6, du fait du transfert thermique par conduction qui s'opère à travers la matière métallique dont est constitué le corps de la culasse, en particulier dans l'espace étroit qui sépare le conduit 6 de la partie de paroi 7. On évite ainsi toute surchauffe de l'huile dans la traversée du passage 1, conformément au but poursuivi par la présente invention. 25 On remarquera que ce résultat est obtenu sans modification de la géométrie du corps de la culasse puisque le tube 8 est intégré dans un passage préexistant. C'est là un avantage marqué sur les solutions de la technique antérieure évoquées ci-dessus, à savoir le passage du circuit de refroidissement dans le point chaud ou l'aménagement d'une chambre d'isolation au niveau de ce point chaud. En effet ces 30 deux solutions impliquent une révision lourde de la géométrie du corps de la culasse et aboutissent à un accroissement de son encombrement. Le concepteur d'un moteur compact appréciera d'échapper à ces deux inconvénients en adoptant la solution très simple proposée par la présente invention. DB5226 FR DEM 0 2910554 5 Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le tube 8 est fixé par frettage dans la partie centrale 3, alors de section complémentaire, du passage 1, donc selon un ajustement serré. Si le tube est de section droite circulaire, il faut alors usiner un alésage de diamètre précisément ajusté dans cette partie centrale 5 pour que la fixation du tube par frettage soit possible. Or un tel usinage est le plus souvent prévu dans les culasses de conception classique. En effet on sait que ces culasses sont réalisées ordinairement en fonderie d'aluminium. C'est ainsi que les goulottes d'entrée et de sortie 2 et 4 respectivement, sont venues de moulage, la partie centrale 3 étant usinée pour faire communiquer ces goulottes. L'installation du 10 tube 8 dans le passage 1 est donc bien adaptée au procédé de fabrication classique des culasses. Avantageusement, suivant la présente invention, le tube 8 est réalisé en un matériau à conductivité thermique relativement faible. A titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, ce matériau peut être un acier inoxydable, dont la 15 conductivité thermique est de 7 à 8 fois plus faible que celle de l'aluminium constituant la culasse. L'effet d'écran établi par le tube 8 en est renforcé. Le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus en liaison avec la figure 2 est parfaitement efficace quand le point chaud est d'étendue relativement limitée, ne touchant par exemple qu'une partie 7 de la paroi de la goulotte de sortie 4 du 20 passage 1. Or, dans certaines géométries de culasse, ce point chaud peut connaître une plus grande extension, comme schématisé à la figure 3. Sur cette figure il apparaît que le conduit de sortie de gaz d'échappement 6 est plus rapproché de la goulotte d'entrée 10 et de la partie centrale 3 du passage 1 qu'il ne l'est dans le mode réalisation de l'invention illustré par la figure 2. Une telle 25 configuration peut se trouver dans une conception de culasse particulièrement compacte, conception à laquelle s'adresse plus particulièrement l'invention. Dans la configuration schématisée à la figure 3, on trouve alors trois points chauds sur la paroi du passage 1, à savoir les points chauds 10, 9 et 5 qui intéressent des parties de paroi du passage se trouvant dans la goulotte d'entrée 2, 30 dans la partie centrale 3 et dans la goulotte de sortie 4 respectivement. Le tube 8 ne suffit plus alors à empêcher un ruissellement d'huile sur toutes les parties de paroi affectées par ces points chauds. Suivant la présente invention, on résout ce problème en doublant la paroi du passage 1 sur toute sa hauteur, par prolongement du moyen formant écran dans la DB5226 FR DEM 0 2910554 6 goulotte d'entrée 2, comme représenté schématiquement sur la figure 3. Ce prolongement 11 peut prendre la forme de la goulotte d'entrée 3 et être dimensionné de manière à pouvoir y être installé en retrait de la paroi de cette goulotte, comme représenté. Le prolongement 11 comprend une partie cylindrique 12 formée à sa 5 base pour être insérée dans la partie haute du tube 8, qu'elle double au niveau de la partie centrale 3 du passage 1. La partie 12 est fixée dans la partie haute du tube 8 par tout moyen convenable. On comprend que le prolongement 11 de l'écran recueille l'huile de lubrification qui entre par gravité dans le passage 1 et la canalise vers et dans le tube 8, en maintenant ainsi cette huile constamment écartée de la 10 paroi du passage 1, et donc des parties de cette paroi qui sont en relation de transfert thermique avec les points chauds 10, 5 et 9. Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts annoncés, à savoir empêcher la dégradation par surchauffe de l'huile de lubrification dans les redescentes d'huiles de la culasse et ceci sans révision lourde de la 15 géométrie de cette culasse et sans accroissement de son encombrement. L'invention est ainsi particulièrement bien adaptée à une mise en oeuvre dans une conception de moteur de faible encombrement présentant néanmoins des performances élevées en termes de puissance et/ou de rendement. On remarquera en outre que l'isolement établi par la présente invention entre 20 l'huile et les gaz d'échappement permet d'éviter un refroidissement de ceux-ci par cette huile. Les gaz d'échappement conservent alors une température élevée qui renforce l'efficacité des moyens de traitement de ces gaz classiquement installés dans la ligne d'échappement du moteur pour les débarrasser des espèces chimiques nocives qu'ils contiennent. 25 Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le tube 8 pourrait être fixé dans le passage de redescente d'huile par d'autres moyens que le frettage, par exemple par vissage ou par collage. C'est ainsi encore que ce tube pourrait présenter une section droite autre que circulaire, par exemple carrée, 30 rectangulaire ou elliptique. C'est ainsi également que l'invention est applicable au traitement de points chauds créés dans une redescente d'huile par une source de chaleur autre qu'un conduit de sortie de gaz d'échappement. DB5226 FR DEM 0 REVENDICATIONS 1. Culasse de moteur à combustion interne comportant un circuit d'huile de lubrification, ledit circuit comprenant au moins un passage (1) pour la redescente par gravité de ladite huile vers un carter-cylindre associé à ladite culasse dans ledit moteur, ledit passage (1) comportant au moins une partie (7) de paroi interne disposée en relation de transfert thermique avec un point chaud (5) de ladite culasse, caractérisée en ce que ledit passage (1) est équipé d'un moyen (8) formant écran empêchant tout ruissellement d'huile en redescente sur ladite partie (7) de paroi. 2. Culasse conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen (8) prend la forme d'un tube dans lequel passe l'huile en redescente, à l'écart de ladite partie (7) de paroi. 3. Culasse conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que ledit tube (8) est rapporté et fixé dans ledit passage (1). 4. Culasse conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que ledit tube (8) est fixé dans ledit passage (1) par frettage. 5. Culasse conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que ledit tube (8) est fixé par frettage dans une partie (3) dudit passage (1) usinée à cet effet. 6. Culasse conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit tube (1) est fixée par vissage. 7. Culasse conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que ledit tube (1) est fixé par collage. 8. Culasse conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite partie de paroi en relation de transfert thermique avec ledit point chaud comprend au moins une partie d'une goulotte d'entrée (2) dudit passage (1), ledit moyen (8,11) formant écran se prolongeant dans ladite goulotte d'entrée (2) pour empêcher tout ruissellement d'huile sur ladite partie de ladite goulotte d'entrée (2). 9. Culasse conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit moyen formant écran (8; 8,11) est réalisé en un matériau à faible conductivité thermique. 10. Culasse conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit point chaud (5,9,10) est situé entre un conduit 6) de sortie de gaz d'échappement dudit moteur et ladite partie de paroi dudit passage (1). DB5226 FR DEM 0 2910554 8 11. Moteur à combustion interne comprenant un carter-cylindre et une culasse, caractérisé en ce que ladite culasse est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. DB5226 FR DEM 0