Brevet FR2926111A3 — publié le 20090710

FR 2926111 A3 20090710 FR 0800030 A 20080103 La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une culasse de moteur à combustion interne, notamment un moteur de véhicule automobile. L'invention concerne aussi une culasse obtenue selon un tel procédé de réalisation. On utilise dans les chambres de combustion des moteurs Diesel, et parfois dans les chambres de combustion des moteurs essence, des mouvements aérodynamiques pour optimiser la combustion. Ainsi, un mouvement de rotation des gaz selon l'axe du cylindre est utilisé. Il est appelé swirl . Concomitamment, il faut faciliter l'entrée des gaz de l'extérieur vers l'intérieur de la chambre de combustion pour améliorer le remplissage. Plus les gaz entrent facilement, plus le système d'admission d'air est dit perméable. En général, plus le système d'admission d'air permet de générer de swirl, moins le système d'admission d'air est perméable. Le système d'admission présente en général deux conduits pour générer ce mouvement de swirl. Quand le système d'admission d'air comprend deux conduits d'admission, on définit le motif a comme l'angle entre le plan contenant l'axe du vilebrequin et perpendiculaire à la face feu et le plan perpendiculaire à la face feu et contenant les intersections des axes des soupapes avec la face feu. Pour des motifs faibles (inférieurs à 45°), les conduits d'admission de gaz dans la chambre de combustion ont chacun un rôle différent. Un premier conduit débite vers la paroi du cylindre, il est appelé conduit swirl car c'est lui qui génère l'essentiel du mouvement de swirl. Un deuxième conduit débite vers le centre du cylindre, il est appelé conduit de remplissage car il assure l'essentiel du remplissage en gaz de la chambre de combustion. L'inconvénient d'une telle structure réside dans le fait qu'il est difficile de créer le mouvement de swirl dans la mesure où MS\REN059FR.dpt celui-ci a tendance à être contrarié par le flux de gaz issu du conduit de remplissage qui débite vers le centre de la chambre de combustion. Pour améliorer le compromis swirl-perméabilité, il est connu d'utiliser à la place d'un siège de soupape droit, c'est-à-dire présentant un profil intérieur cylindrique, un siège de soupape présentant un profil intérieur en forme de venturi, c'est-à-dire présentant une succession d'une forme convergente et d'une forme divergente. Un siège de soupape venturi peut par exemple présenter un cône convergent suivi d'un cône divergent. Alternativement, un siège de soupape venturi peut présenter une surface interne bombée. En effet, la restriction de section du venturi permet de créer une accélération locale de la vitesse. Ceci entraîne une augmentation de l'énergie cinétique des gaz. Un siège venturi appliqué sur un motif de conduit proche de 0° a un double effet : le siège venturi du conduit swirl augmente l'énergie cinétique du jet de 20 gaz côté swirl ce qui a pour conséquence d'augmenter le mouvement de swirl dans la chambre, et le siège venturi du conduit de remplissage augmente l'énergie cinétique du jet de gaz côté remplissage qui s'oppose au mouvement de swirl. 25 Au final, l'affrontement des deux jets génère un mouvement de rotation. Cependant, dans certains cas, l'effet venturi provoqué par le siège du circuit peut être trop important et nuisible. MS\REN059FR.dpt Idéalement, il faudrait monter un siège de soupape à effet venturi sur le conduit de swirl et un siège de soupape droit sur le conduit de remplissage. Le document EP 1 475 529 décrit une culasse sur laquelle on a monté un siège de soupape différent dans chacun des deux conduits d'admission de gaz dans la chambre de combustion. Cependant, une telle solution est difficilement envisageable dans une production de grande série car elle complique le procédé de fabrication des culasses. En effet, il faut être certain de monter le bon siège de soupape au bon endroit et éviter toute combinaison erronée d'association des sièges de soupape avec les conduits. En outre, il faut prévoir des outillages d'approvisionnement de la chaîne de montage avec des sièges de soupape droits et des sièges de soupape venturi. Enfin, il faut gérer une référence de composant supplémentaire. Dans le cas de la demande EP 1 475 529, il faut encore indexer en position de rotation l'un des sièges de soupape, celui-ci ne présentant pas de symétrie de révolution. Le but de l'invention est de fournir un procédé de réalisation d'une culasse de moteur à combustion interne obviant aux inconvénients identifiés précédemment et permettant d'améliorer les procédés de réalisation de culasses connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé de réalisation d'une culasse de moteur permettant de s'affranchir des contraintes liées à la gestion de différentes pièces tout en bénéficiant des effets qu'aurait une telle gestion sur le fonctionnement du moteur. Selon l'invention, le procédé de réalisation d'une culasse de moteur à 30 combustion interne est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : MS\REN059FR.dpt montage, dans un premier conduit d'admission de gaz, d'un premier siège de soupape d'un premier type comprenant une portée de soupape, modification géométrique du premier siège de soupape en 5 amont de la portée de soupape. Le procédé peut comprendre en outre l'étape suivante : montage, dans un deuxième conduit d'admission de gaz, d'un deuxième siège de soupape du premier type. L'étape de modification géométrique peut comprendre une opération d'enlèvement de matière. L'étape de modification géométrique peut comprendre une opération 15 d'usinage du premier siège de soupape, en particulier du type fraisage ou du type alésage. Le premier type de siège de soupape peut être du type à venturi. 20 L'étape de modification géométrique du premier siège de soupape peut permettre de transformer le premier siège de soupape en un siège de soupape droit. Selon l'invention, la culasse de moteur à combustion interne est obtenue 25 par le procédé de réalisation défini précédemment. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend une culasse définie précédemment. 30 Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode d'exécution d'un procédé de réalisation d'une culasse selon l'invention. MS\REN059FR.dpt 10 La figure 1 est une vue en coupe d'une extrémité de conduit d'admission muni d'un siège de soupape du type à venturi. La figure 2 est une vue en coupe d'une extrémité de conduit d'admission muni d'un siège de soupape du type droit. Les figures 3 à 6 sont des schémas représentant les principales étapes d'un mode d'exécution d'un procédé de réalisation d'une culasse selon l'invention. Sur les figures 1 à 6, une culasse 14 est représentée partiellement en coupe au niveau de deux conduits d'admission de gaz 2a et 2b. Le premier conduit 2a est par exemple un conduit de swirl et le deuxième conduit 2b est par exemple un conduit de remplissage, les deux conduits débouchant dans une même chambre de combustion. L'extrémité du premier conduit 2a d'admission de gaz dans une chambre de combustion définie par une culasse 14 est représentée à la figure 1. Elle comprend un siège de soupape du type à venturi 3 rapporté dans un lamage 5 pratiqué dans le conduit. Le siège de soupape venturi comprend une portée de siège 6 et, en amont de cette portée, un profil à bosse 9, par exemple de révolution. Cette bosse présente une partie convergente 9a suivie d'une partie divergente 9b. Cette portée de siège est conique et complémentaire d'une portée de soupape 8 prévue sur une soupape 1 et destinée à coopérer avec le siège 3. La soupape est mobile selon la direction définie par l'axe 11. Ainsi, lorsque le conduit 2a est obturé par la soupape, la portée de soupape repose sur la portée de siège de manière à assurer une étanchéité de la chambre de combustion. MS\REN059FR.dpt L'extrémité d'un deuxième conduit 2b d'admission de gaz dans la chambre de combustion définie par la culasse 14 est représentée à la figure 2. Elle comprend un siège de soupape droit 4 rapporté dans un lamage 5 pratiqué dans le conduit. Le siège de soupape droit comprend une portée de siège 6 et, en amont de cette portée, un canal cylindrique 10, par exemple cylindrique de révolution. Cette portée de siège est conique et complémentaire d'une portée de soupape 8 prévue sur une soupape 1 et destinée à coopérer avec le siège 4. La soupape est mobile selon la direction définie par l'axe 11. Ainsi, lorsque le conduit 2b est obturé par la soupape, la portée de siège repose sur la portée de siège de manière à assurer une étanchéité de la chambre de combustion. La culasse 14 est réalisée selon le procédé objet de l'invention dont un mode d'exécution est décrit ci-après à titre d'exemple en référence aux figures 3 à 6. Dans une première étape, représentée à la figure 3, on fournit, d'une part, une culasse présentant une face feu de chambre de combustion sur laquelle des lamages 5 ont été pratiqués dans les extrémités d'un premier conduit d'admission de gaz 2a et d'un deuxième conduit d'admission de gaz 2b. Ces lamages ont par exemple été réalisés par une opération de fraisage ou d'alésage. On fournit, d'autre part, deux sièges de soupape 3 du type venturi. Dans une deuxième étape, représentée à la figure 4, on monte un siège de soupape de type venturi dans chacun des lamages 5 des conduits 2a et 2b. Les sièges sont par exemple montés serrés dans chacun des lamages. A l'issue de cette étape, la réalisation de la culasse est terminée en ce qui concerne l'extrémité du conduit 2a (excepté des opérations de finition ou de superfinition de la portée 6 du siège de soupape 3). MS\REN059FR. dpt Dans une troisième étape, représentée à la figure 5, on modifie la forme du siège de soupape monté dans le lamage de l'extrémité du conduit 2b. Cette modification de forme porte sur la partie du siège se trouvant en amont de la portée de siège 6 (en considérant l'écoulement des gaz dans le conduit lors du fonctionnement du moteur). De préférence, la modification de la forme comprend une opération d'enlèvement de matière. Cette opération peut être effectuée par usinage, notamment par fraisage en utilisant une fraise 12 ou par alésage. Comme illustré sur les figures 5 et 6, on peut réaliser un usinage cylindrique 10 en amont de la portée de siège. Ainsi, on a pu transformer le siège venturi 3 des figures 4 et 5 en un siège droit 4 représenté à la figure 6. A l'issue de cette étape, la réalisation de la culasse est terminée en ce 15 qui concerne l'extrémité du conduit 2b (excepté des opérations de finition ou de superfinition de la portée 6 du siège de soupape 4). La description ci-dessus en référence aux figures 3 à 6 porte sur la réalisation d'un canal cylindrique en amont de la portée de siège et dans 20 l'axe du siège. Cependant, l'invention porte sur tout typé de modification géométrique du siège en amont de sa portée, que cette modification géométrique concerne la forme et/ou les dimensions du siège en amont de sa portée. Elle inclut notamment des opérations d'usinage réalisées selon un axe différent de celui du siège. 25 Ainsi, l'invention permet non seulement d'éviter l'approvisionnement d'une chaîne de fabrication de culasses avec des sièges de différents types et de mettre des moyens en oeuvre pour assurer que l'on met bien en place le bon siège au bon endroit, mais aussi d'éviter de mettre des 30 moyens en oeuvre pour orienter correctement des sièges de soupape ne MS\REN059FR.dpt présentant pas une symétrie de révolution et destinés à créer des effets aérodynamiques particuliers. MS\REN059FR.dpt Revendications : 1. Procédé de réalisation d'une culasse (14) de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : montage, dans un premier conduit (2b) d'admission de gaz, d'un premier siège de soupape (3) d'un premier type comprenant une portée de soupape (6), modification géométrique du premier siège de soupape en amont de la portée de soupape. 2. Procédé de réalisation d'une culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape suivante : montage, dans un deuxième conduit (2a) d'admission de gaz, d'un deuxième siège (3) de soupape du premier type. 3. Procédé de réalisation d'une culasse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de modification géométrique comprend une opération d'enlèvement de matière. 20 4. Procédé de réalisation d'une culasse selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de modification géométrique comprend une opération d'usinage du premier siège de soupape, en particulier du type fraisage ou du type alésage. 25 5. Procédé de réalisation d'une culasse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier type de siège de soupape est le type à venturi. 6. Procédé de réalisation d'une culasse selon la revendication 5, 30 caractérisé en ce que l'étape de modification géométrique du MS\REN059FR.dpt15premier siège de soupape permet de transformer le premier siège de soupape en un siège de soupape droit (4). 7. Culasse (14) de moteur à combustion interne obtenue par le procédé de réalisation selon l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule automobile comprenant une culasse selon la revendication précédente. MS\REN059FR.dpt