Brevet FR2925600A1 — publié le 20090626

La présente invention concerne un moteur à combustion interne avec une culasse pour délimiter une chambre de combustion du moteur avec un côté d'admission et un côté d'échappement, avec au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement pour fermer des orifices d'admission et d'échappement correspondants, avec un circuit de liquide de refroidissement pour le refroidissement de la culasse, avec un premier logement destiné à recevoir la bougie d'allumage et un deuxième logement destiné à recevoir un injecteur de carburant. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne de ce type. Par la DE 103 21 025 B3, on connaît un moteur à combustion interne du type en question avec une culasse qui, en vue du refroidissement d'une buse d'injection ou d'une bougie d'allumage, comporte un système de conduits de refroidissement intégré dans la culasse. En outre, l'écoulement d'un liquide de refroidissement est guidé transversalement à la direction longitudinale du moteur depuis un côté d'échappement vers un côté d'admission du cylindre. Pour empêcher une surchauffe et donc peut-être un endommagement du matériau de la culasse, en raison de la combustion générée dans la chambre de combustion et d'un refroidissement insuffisant, le système de conduits de refroidissement est configuré de telle sorte qu'une bougie d'allumage, disposée dans un deuxième logement, puisse également être refroidie. Par la DE 199 59 951 Al, on connaît un moteur à combustion interne avec une soupape d'injection, dans le voisinage immédiat de laquelle un conduit de liquide de refroidissement s'étend dans la culasse, de telle sorte que la soupape d'injection peut être refroidie de manière ciblée en cours de service du moteur. Le but de la présente invention est de proposer, pour un moteur à 30 combustion interne du type précité, un concept de refroidissement perfectionné, qui induise en particulier un meilleur refroidissement d'une bougie d'allumage. Ce but est atteint selon l'invention en ce qu'il est prévu un conduit de liquide de refroidissement entourant en anneau directement 5 la bougie d'allumage et/ou l'injecteur de carburant. L'invention se fonde sur l'idée générale, selon laquelle un système de conduits de refroidissement est configuré dans une culasse d'un moteur à combustion interne, de telle sorte qu'il soit possible de refroidir directement les éléments à refroidir spécifiquement, tels qu'une 10 bougie d'allumage ou une buse d'injection. À cet effet, le moteur comporte des conduits de liquide de refroidissement, qui entourent en anneau la bougie d'allumage à refroidir et/ou un injecteur de carburant à refroidir et, de ce fait, peuvent refroidir efficacement ceux-ci. Le moteur à combustion interne selon l'invention comporte en outre de 15 manière classique un côté d'admission et un côté d'échappement avec au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement pour fermer des orifices d'admission et d'échappement correspondants. En outre, la bougie d'allumage est montée dans un premier logement, tandis que l'injecteur de carburant, c'est-à-dire une 20 buse d'injection, est monté dans un deuxième logement. Grâce au conduit de liquide de refroidissement configuré selon l'invention, il est possible d'obtenir un refroidissement nettement meilleur de l'injecteur de carburant ou de la bougie d'allumage, moyennant quoi des moteurs à combustion interne refroidis de cette manière présentent des 25 rendements nettement plus élevés. Dans un mode de réalisation amélioré avantageux de la solution selon l'invention, le conduit de liquide de refroidissement communique avec au moins un perçage d'injecteur et, par l'intermédiaire de celui-ci, est relié à un réservoir de liquide de refroidissement et/ou à une pompe 30 de liquide de refroidissement. Des perçages de ce type peuvent être réalisés ultérieurement de manière particulièrement simple dans la culasse déjà complètement moulée et ne sont donc pas réalisés de manière coûteuse sur le plan de la technique de moulage. Par ailleurs, avec des perçages de ce type, il est possible de percer en plusieurs emplacements le conduit de liquide de refroidissement entourant en anneau la bougie d'allumage ou l'injecteur de carburant et, de ce fait, d'introduire le liquide de refroidissement dans le conduit de liquide de refroidissement par l'intermédiaire de plusieurs perçages, réalisés cependant chacun avec un diamètre plus faible. Étant donné que, en particulier dans la zone de la bougie d'allumage et/ou de l'injecteur de carburant, le matériau est fortement sollicité et la place disponible est restreinte, il est particulièrement avantageux que le liquide de refroidissement puisse être introduit et évacué par l'intermédiaire de plusieurs perçages, petite par leur diamètre et réalisés séparément. Dans un autre mode de réalisation avantageux selon l'invention, le conduit de liquide de refroidissement est relié, au niveau de son emplacement le plus profond, audit au moins un perçage. Il est ainsi possible, par des vitesses d'écoulement plus élevées, d'améliorer nettement un transfert de chaleur vers le côté de la chambre de combustion. Par un meilleur transfert de chaleur, c'est-à-dire une meilleure transmission de la chaleur, il se produit un accroissement de l'effet de refroidissement et, de ce fait, du rendement pouvant être obtenu avec le moteur à combustion interne. De manière judicieuse, l'injecteur de carburant est disposé sur le côté d'échappement et la bougie d'allumage sur le côté d'admission de la culasse entourant la chambre de combustion. Il est ainsi possible de créer une situation de départ favorable, en particulier pour le refroidissement, et d'obtenir, de ce fait, une répartition homogène de la température dans la culasse. Il est bien entendu que les caractéristiques de l'invention susmentionnées et celles qui seront encore expliquées ultérieurement peuvent être appliquées non seulement dans les combinaisons indiquées, mais aussi dans d'autres combinaisons ou isolément, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont expliqués de manière plus détaillée dans la description ci-après et sont représentés sur les dessins, sur lesquels les mêmes repères désignent des éléments identiques ou similaires ou à fonction identique. En outre, les dessins sont des représentations schématiques, parmi lesquelles : les figures la et lb sont des vues différentes d'une partie d'une 1 o culasse selon l'invention, comportant un conduit de liquide de refroidissement entourant en anneau une bougie d'allumage, de même qu'un injecteur de carburant ; les figures 2a et 2b sont une représentation analogue à celle des figures la et lb, le conduit de liquide de refroidissement dans la zone 15 de l'injecteur de carburant étant réalisé néanmoins sous forme de conduit ouvert, c'est-à-dire que l'injecteur de carburant n'est pas entouré en totalité par le conduit de liquide de refroidissement ; les figures 3a et 3b sont une représentation analogue à celle des figures 2a et 2b, le conduit de liquide de refroidissement étant réalisé 20 néanmoins sous forme de conduit ouvert également dans la zone de la bougie d'allumage ; les figures 4a, 4b et 4c représentent chacune des modes de réalisation différents des conduits de liquide de refroidissement. Sur la figure la est représentée une partie d'une culasse 1 d'un 25 moteur à combustion interne, non représenté pour le reste, les détails et les éléments, décrits selon la figure la, pouvant être transposés tels quels également aux autres figures. Selon les figures la et lb, parmi lesquelles la figure lb est une vue du dessous de la culasse 1 selon la figure la, la culasse 1 comporte un premier logement 2 destiné à 30 recevoir une bougie d'allumage 3, ainsi qu'un deuxième logement 4 destiné à recevoir un injecteur de carburant 5. Il est toutefois envisageable de monter tant la bougie d'allumage 3 que l'injecteur de carburant 5 dans un logement commun. En plus, la culasse 1 selon les figures la et lb comporte deux conduits d'échappement 6 et 6', ainsi qu'au moins un conduit d'admission 7. Le conduit d'admission 7 se divise cependant en général en amont de l'entrée dans une chambre de combustion non représentée, de telle sorte que la culasse 1 comporte généralement deux soupapes d'admission non représentées et deux soupapes d'échappement également non représentées. La bougie 3 et l'injecteur 5 sont disposés sensiblement au centre entre les orifices 6 et 7. Selon l'invention, il est donc proposé de prévoir un conduit de liquide de refroidissement 8 entourant directement en anneau la bougie d'allumage 3 et l'injecteur de carburant 5. Selon les figures la et lb et la selon la figure 4a correspondante, ledit conduit a la forme d'un huit et communique avec au moins un perçage 9 (voir figure lb), qui est réalisé en particulier sous la forme d'un perçage d'injecteur. Le perçage 9 est réalisé ultérieurement dans la culasse 1 déjà complètement moulée et peut communiquer, par exemple, avec une pompe de liquide de refroidissement ou un réservoir de liquide de refroidissement non représenté. Il est évident qu'il est aussi concevable de prévoir dans la culasse 1, en lieu et place du perçage 9, un conduit d'alimentation de liquide de refroidissement, qui est formé par un corps en sable correspondant pendant le moulage de la culasse 1 et n'est donc pas réalisé ultérieurement. Comme il ressort des figures la et lb, ainsi que de la figure 4a correspondante, le conduit de liquide de refroidissement 8 entoure directement en anneau la bougie d'allumage 3, de même que l'injecteur de carburant 5, de telle sorte que les deux éléments 3 et 5 peuvent être refroidis de manière optimale. Sur les représentations du conduit de liquide de refroidissement 8 selon les figures 2a et 2b, il apparaît que le conduit 8 entoure certes en anneau la bougie d'allumage 3, mais est réalisé sous la forme d'un conduit ouvert 8' dans la zone de l'injecteur de carburant 5, et n'entoure donc que partiellement ce dernier. Si l'on compare les figures 2a et 2b avec la figure 4b, il apparaît alors que le conduit de liquide de refroidissement 8 n'entoure pas en totalité l'injecteur de carburant 5, comme il est représenté par exemple sur la figure 4a. Dans le cas du conduit de liquide de refroidissement 8 prévu selon les figures 3a et 3b et la figure 4c, ledit conduit est réalisé dans la zone de la bougie d'allumage 3 sous la forme d'un conduit de liquide de refroidissement 8 ouvert, c'est-à-dire n'entourant pas en anneau to complètement la bougie d'allumage 3, sachant que dans un mode de réalisation du conduit de liquide de refroidissement 8 selon les figures 3a et 3b et la figure 4c, l'injecteur de carburant 5 n'est pratiquement pas refroidi, tandis que le conduit de liquide de refroidissement 8 selon les figures la et lb présente encore la forme d'un huit, le conduit 8 15 selon les figures 3a et 3b a maintenant seulement la forme d'un C. De préférence, le conduit de liquide de refroidissement 8 est relié, au niveau de son point le plus bas, avec le perçage 9, ce qui permet d'obtenir une vitesse d'écoulement plus élevée et, de ce fait, un meilleur transfert de chaleur, c'est-à-dire une meilleure transmission de la 20 chaleur vers le côté de la chambre de combustion. Toutes les représentations ont en commun que l'injecteur de carburant 5 est disposé sur le côté d'admission, alors que la bougie d'allumage 3 est disposée sur le côté d'échappement. Il est évidemment aussi envisageable de prévoir un agencement inverse, qui crée alors une 25 situation de départ particulièrement favorable, étant donné que la bougie d'allumage 3 est positionnée maintenant sur le côté d'admission plus froid que le côté d'échappement et que, de ce fait, il est possible maintenant d'obtenir une répartition plus homogène de l'apport de chaleur dans la culasse. En lieu et place du perçage 9 isolé, représenté sur les figures 1 à 4, destiné à introduire le liquide de refroidissement dans le conduit de liquide de refroidissement 8, il est aussi possible de prévoir plusieurs, en particulier deux, perçages ayant chacun un plus petit diamètre, ce qui tient compte de la place particulièrement restreinte disponible dans la zone de la bougie d'allumage 3 et de l'injecteur de carburant 5. Des perçages 9 ont dans l'ensemble l'avantage que l'usinage mécanique nécessite des tolérances plus faibles que dans le processus de moulage et qu'il est donc possible de réaliser une plus faible distance par rapport à la bague de siège. Sur la représentation selon les figures 2a et 2b, ainsi que sur la figure 4b, il est possible de prévoir en plus que le conduit de liquide de refroidissement 8, entourant en anneau seulement une partie de l'injecteur de carburant 5, dans ses zones n'entourant pas l'injecteur de carburant 5, lesquelles ne sont pas représentées sur les figures 2a, 2b et la figure 4, est remplacé sensiblement par deux perçages d'injecteur 9', 9", représentés par des traits interrompus. Les perçages 9' et 9", uniquement esquissés par des traits interrompus, s'étendent dans ce cas, tout comme le conduit de liquide de refroidissement 8, dans la culasse 1. Grâce à. la solution selon l'invention, il est possible d'obtenir un refroidissement particulièrement efficace de la bougie d'allumage 3 et/ ou de l'injecteur de carburant 5 directement au niveau de leur entrée dans une chambre de combustion non représentée, ce qui permet de réduire notamment la sollicitation thermique desdits éléments et donc d'augmenter leur durée de vie. En même temps, le concept de refroidissement selon l'invention permet d'obtenir dans la culasse 1 une répartition de la température plus homogène et générant donc moins de sollicitations. Sur les représentations selon les figures 1 à 4 il est visible, en plus, qu'en fonction du concept de refroidissement choisi, le conduit de liquide de refroidissement 8 peut être conçu individuellement et il est donc possible d'influer directement sur l'action de refroidissement de celui-ci. Il est particulièrement avantageux dans ce cas que le concept de refroidissement permette de réaliser des moteurs avec nettement plus de puissance, de telle sorte que le concept de refroidissement avec les conduits de liquide de refroidissement 8 entourant en anneau directement la bougie d'allumage 3 et/ ou l'injecteur de carburant 5, puisse être utilisé de préférence dans les moteurs suralimentés. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne avec une culasse (1) pour délimiter une chambre de combustion du moteur avec un côté d'admission et un côté d'échappement, avec au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement pour fermer des orifices d'admission et d'échappement (7, 6) correspondants, avec un circuit de liquide de refroidissement pour le refroidissement de la culasse (1), avec un premier logement (2) destiné à recevoir la bougie d'allumage (3) et un deuxième logement (4) destiné à recevoir un injecteur de carburant (5), caractérisé en ce qu'il est prévu un conduit de liquide de refroidissement (8) entourant en anneau directement la bougie d'allumage (3) et/ou l'injecteur de carburant (5). 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de liquide de refroidissement (8) communique avec au moins un perçage (9), en particulier avec un perçage pour injecteur, et est relié via celui-ci avec un réservoir de liquide de refroidissement et/ ou avec une pompe de liquide de refroidissement. 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit de liquide de refroidissement (8), au niveau de son emplacement le plus bas, est relié au perçage (9). 4. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'injecteur de carburant (5) est monté sur le côté d'échappement et la bougie d'allumage (3) est montée sur le côté d'admission ou inversement. 5. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour chaque chambre de combustion il est prévu deux orifices d'admission (7) et deux orifices d'échappement (6, 6'), la bougie d'allumage (3) et l'injecteur de 2925600 io carburant (5) étant disposés sensiblement au centre entre les orifices (6, 7). 6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit de liquide de 5 refroidissement (8) est réalisé sous la forme d'un conduit annulaire entourant complètement au moins la bougie d'allumage (3), c'est-à-dire un conduit annulaire fermé. 7. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit de liquide de 10 refroidissement (8) est réalisé sous la forme d'un conduit (8) entourant seulement partiellement la bougie d'allumage (3) ou l'injecteur de carburant (5), c'est-à-dire un conduit (8) ouvert. 8. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le conduit de liquide de 15 refroidissement (8), entourant en anneau la bougie d'allumage (3), est remplacé dans des zones partielles par deux perçages d'injecteur (9', 9"). 9. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bougie d'allumage (3) et 20 l'injecteur de carburant (5) sont montés dans un logement commun. 10. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.