Brevet FR2958335A1 — publié le 20111007

CULASSE INTEGRANT UN REPARTITEUR DE GAZ DE BAS MOTEUR RECYCLES [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion interne et en particulier le recyclage des gaz présents dans le bas moteur. [0002] Durant le fonctionnement du moteur à combustion interne, en particulier durant les phases de combustion et de compression, une partie des gaz de la chambre de combustion pénètre dans le bas moteur. Ce passage de gaz intervient du fait de fuites au niveau de la segmentation des pistons, et cela quel que soit l'état d'usure de cette segmentation. Les gaz présents dans le bas moteur sont ainsi chargés d'eau, de carburants imbrûlés et d'huile de lubrification. De tels gaz nocifs ne peuvent pas être rejetés directement dans l'environnement. Des normes anti pollution imposent généralement le retraitement des gaz du bas moteur. [0003] Dans une configuration connue, les gaz du bas moteur traversent un décanteur d'huile. Le décanteur d'huile sépare l'huile des gaz. L'huile décantée est renvoyée dans le circuit d'huile. Les gaz décantés sont ensuite recyclés à l'intérieur du répartiteur d'admission. Les gaz décantés passent alors dans la chambre de combustion où ils sont rebrulés et sont alors soumis à un traitement de dépollution avec le reste des gaz d'échappement générés. La décantation de l'huile dans les gaz permet d'éviter la génération de polluants par combustion d'huile dans la chambre de combustion. [0004] Dans cette solution, les gaz traversent des tuyaux en caoutchouc longeant la culasse. Ces tuyaux en caoutchouc relient le décanteur d'huile à une chambre de répartition des gaz à réinjecter à l'admission. Ces tuyaux sont emmanchés sur des embouts de fixation et maintenus par des colliers de serrage. Du fait de leur position hors du bloc moteur, ces tuyaux ne sont que partiellement réchauffés durant le fonctionnement du moteur. Ainsi, dans des conditions de fonctionnement très froides, l'humidité présente dans les gaz traversant les tuyaux peut givrer et former un glaçon obstruant l'écoulement. Lorsque l'écoulement des gaz décantés est interrompu, la pression des gaz dans le bas moteur augmente et peut expulser un certain nombre de joints et induire une fuite d'huile. Des destructions du moteur par manque d'huile peuvent alors apparaître ou des incendies peuvent se déclarer si l'huile coule sur des parties chaudes. Afin d'éviter de tels dysfonctionnements, des dispositifs de chauffage électrique sont généralement montés sur les tuyaux. [0005] Les moteurs essence turbocompressés nécessitent généralement de raccorder deux chambres de répartition au séparateur d'huile. Une première chambre de répartition est raccordée en amont de la turbine de compression. Les gaz de cette chambre de répartition sont ainsi aspirés par la turbine de compression. Une deuxième chambre de répartition est raccordée entre la turbine de compression et les conduits d'admission. Cette deuxième chambre de répartition permet d'aspirer les gaz de carter dans le cas d'une faible charge moteur (papillon des gaz fermé, dépression en aval du turbocompresseur). Le nombre de tuyaux et de dispositifs de chauffage électriques doit alors être accru. [0006] Une telle solution présente cependant des inconvénients. D'une part, cette solution induit un surcoût de fabrication. D'autre part, elle peut être à l'origine de problèmes de qualité, augmente la consommation électrique et augmente l'encombrement global du moteur. [0007] Le document FR2861430 décrit une culasse intégrant une chambre de répartition des gaz décantés pour leur réintroduction à l'admission. Dans une des variantes décrites, la chambre de répartition des gaz décantés est formée d'un alésage traversant la culasse et issu du moulage du brut de la culasse. Un conduit est usiné pour former une canalisation mettant en communication la sortie du dispositif de décantation avec la chambre de répartition. D'autres conduits sont usinés et débouchent dans les tubulures d'admission au niveau des soupapes. Ces autres conduits mettent ainsi en communication la chambre de répartition des gaz décantés avec les tubulures d'admission. [0008] Une telle solution présente également des inconvénients. Une telle culasse est en pratique délicate à réaliser industriellement. Sa conception est relativement ardue puisqu'il faut aménager la forme de la culasse brute de moulage et prévoir des surépaisseurs pour rendre possibles les opérations d'usinage. [0009] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur une culasse de moteur à combustion interne, dans laquelle sont formés: [0010] -des conduits d'admission présentant chacun une entrée destinée à être raccordée à une chambre de répartition de gaz d'admission ; [0011] -une canalisation d'entrée destinée à être raccordée à un dispositif de décantation d'huile des gaz de bas moteur, une chambre de répartition des gaz décantés dans laquelle débouche cette canalisation d'entrée, des canalisations de sortie débouchant dans la chambre de répartition des gaz décantés et destinées à être raccordées à la chambre de répartition de gaz d'admission. [0012] La canalisation d'entrée, la chambre de répartition des gaz décantés et les canalisations de sortie sont des orifices issus du moulage de la culasse. [0013] Selon une variante, une canalisation de guidage de gaz de bas moteur à recycler est ménagée dans la culasse, la canalisation étant issue du moulage de la culasse. [0014] L'invention porte également sur un moteur à combustion interne présentant une telle culasse. Une chambre de répartition de gaz d'admission est accolée à la culasse, la chambre de répartition de gaz d'admission est raccordée aux entrées des conduits d'admission et aux canalisations de sortie de la chambre de répartition des gaz décantés. [0015] Selon une variante, le moteur comprend un dispositif de décantation de gaz de bas moteur présentant une sortie de gaz décantés, cette sortie étant raccordée à la canalisation d'entrée de la chambre de répartition des gaz décantés. [0016] Selon encore une variante, le moteur comprend une culasse dans laquelle la canalisation de guidage de gaz de bas moteur à recycler est ménagée, le dispositif de décantation de gaz de bas moteur présentant une entrée connectée à la canalisation de guidage de gaz de bas moteur. [0017] L'invention porte en outre sur un procédé de fabrication d'une culasse de moteur à combustion interne, comprenant une étape de moulage d'un brut de la culasse de façon à ce que celle-ci comprenne : [0018] -des conduits d'admission présentant chacun une entrée destinée à être raccordée à une chambre de répartition de gaz d'admission ; [0019] -une canalisation d'entrée destinée à être raccordée à un dispositif de décantation d'huile des gaz de bas moteur, une chambre de répartition des gaz décantés dans laquelle débouche cette canalisation d'entrée, des canalisations de sortie débouchant dans la chambre de répartition des gaz décantés et destinées à être raccordées à la chambre de répartition de gaz d'admission. [0020] Selon une variante, l'étape de moulage est mise en oeuvre en disposant un noyau en sable à l'intérieur d'une matrice dans laquelle la culasse est moulée, le noyau en sable définissant la forme des conduits d'admission, de la canalisation d'entrée, de la chambre de répartition des gaz décantés et des canalisations de sortie du brut de la culasse. [0021] D'autres caractéristiques et avantages 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 perspective d'un exemple de noyau destiné à mouler un brut d'une culasse selon l'invention ; • la figure 2 est une vue en coupe d'une culasse comprenant un dispositif de décantation de gaz de bas moteur ; • la figure 3 est une autre vue en coupe de la culasse ; • la figure 4 est une vue en coupe en perspective de la culasse 1 illustrant une face usinée à raccorder à un répartiteur de gaz d'admission. [0022] L'invention propose de former différents évidements ou orifices lors du moulage d'une culasse. Le moulage permet notamment de former une canalisation d'entrée à raccorder à un dispositif de décantation d'huile de gaz de bas moteur, une chambre de répartition des gaz décantés dans laquelle débouche cette canalisation d'entrée, et des canalisations de sortie débouchant dans la chambre de répartition des gaz décantés et devant être raccordées à la chambre de répartition des gaz d'admission. [0023] L'invention permet d'une part de réchauffer les gaz décantés pour empêcher leur gel et ainsi d'éviter une obturation du circuit ramenant ces gaz vers les conduits d'admission. Une casse moteur par surpression des gaz de bas moteur est ainsi évitée. D'autre part, ces orifices et évidements sont générés à moindre coût durant le moulage et facilitent la conception de la culasse puisque des masses additionnelles et des formes particulières n'ont pas à être prévues dans le brut de culasse en l'absence d'usinage. Par ailleurs, l'invention permet d'éviter l'utilisation de flexibles rapportés pour l'écoulement des gaz de bas moteur. Cela permet d'éviter à la fois d'intégrer des dispositifs de réchauffage pour ces flexibles et également de limiter les risques de fuite de cet écoulement. Le nombre de composants à assembler dans le moteur à combustion interne est ainsi réduit. [0024] La figure 1 est une vue en perspective d'un noyau de sable 4 susceptible d'être utilisé pour réaliser le moulage des formes intérieures du brut de la culasse. Le noyau de sable 4 comprend des parties 41 destinées à définir des canalisations à l'intérieur de conduites d'admission. Le noyau de sable comprend également une partie 42 destinée à définir la forme intérieure d'une chambre de répartition de gaz décantés ainsi que les canalisations raccordant cette chambre à d'autres composants. Le noyau de sable 4 comprend de plus une partie de support 43 permettant de manipuler le noyau 4. Les parties 41 et 42 sont fixées sur une même face de la partie de support 43. [0025] Le noyau de sable 4 est destiné à être disposé à l'intérieur de matrices de moulage pour réaliser le moulage de la culasse par coulée d'un alliage métallique, par exemple un alliage d'aluminium. La composition du noyau de sable 4 est connu en soi ne sera pas détaillée davantage. [0026] La figure 2 est une vue en coupe d'une culasse 1 moulée en utilisant le noyau 4. La culasse 1 comprend une chambre de répartition des gaz décantés 14, une canalisation d'entrée 15 débouchant dans cette chambre de répartition 14, et des canalisations de sortie 16 débouchant dans cette chambre de répartition 14. La chambre de répartition 14, la canalisation d'entrée 15 et les canalisations de sortie 16 sont des orifices dont la forme est définie par la partie 42 du noyau 4 lors du moulage du brut de la culasse 1. Des conduits d'admission 11, 12 et 13 sont ménagés à l'intérieur de la culasse 1 sans communication directe avec la chambre de répartition 14. Les conduits d'admission 11,12 et 13 ont une forme définie par les parties 41 du noyau 4 lors du moulage du brut de la culasse 1. [0027] La canalisation d'entrée 15 est connectée à une sortie 23 du dispositif de décantation d'huile des gaz de bas moteur 2. Le dispositif de décantation 2 est fixé sur la partie supérieure de la culasse 1, ce qui permet de maintenir les gaz le traversant à une température évitant leur gel. De plus, l'écoulement des gaz décantés vers la chambre 14 s'effectue directement à l'intérieur de la culasse 1 par l'intermédiaire de la canalisation d'entrée 15, ce qui limite encore le risque de gel de ces gaz. Le dispositif de décantation 2 comprend une chambre 22 reliant son entrée (non illustrée) à sa sortie 23. Un circuit d'écoulement des gaz tortueux est ménagé de façon connue en soi dans la chambre 22, afin de séparer progressivement l'huile des gaz, et de récupérer l'huile décantée pour la réinjecter dans le bas moteur. [0028] Les canalisations de sortie 16 sont destinées à être raccordées à une chambre de répartition des gaz d'admission non illustrée. Les canalisations de sortie 16 permettent ainsi de réintroduire les gaz décantés dans les gaz d'admission afin qu'ils parcourent le circuit de dépollution du véhicule. [0029] Les conduits d'admission 11, 12 et 13 sont définis à l'intérieur de tubulures d'admission 17 de façon à raccorder des chambres de combustion respectives à la chambre de répartition des gaz d'admission à travers la culasse 1. Les conduits d'admission 11, 12 et 13 ainsi que les canalisations de sortie 16 débouchent au niveau d'une face 19 de la culasse 1, comme illustré à la figure 4. La face 19 est destinée à être usinée pour lui rapporter la chambre de répartition des gaz d'admission. La chambre de répartition des gaz d'admission alors raccordée permet d'homogénéiser le mélange des gaz décantés avec des gaz d'admission issus du filtre à air. [0030] La forme de la chambre de répartition 14 est avantageusement conçue pour obtenir une homogénéisation des gaz décantés avant leur introduction dans la chambre de répartition des gaz d'admission par l'intermédiaire des canalisations de sortie 16. [0031] Comme illustré à la figure 3, une canalisation 18 est ménagée verticalement dans la culasse 1. Cette canalisation 18 est isolée des conduites d'admission 11, 12 et 13 et de la chambre 14. La canalisation 18 met en communication d'une part l'entrée du dispositif de décantation 2 et d'autre part le volume intérieur du bas moteur. La canalisation 18 guide ainsi les gaz chargés d'huile vers le dispositif de décantation. [0032] L'invention permet ainsi de réaliser un grand nombre d'orifices et d'évidements pour le circuit d'écoulement des gaz de bas moteur dès la formation du brut de moulage, sans nécessiter d'usinages. REVENDICATIONS1. Culasse de moteur à combustion interne (1), dans laquelle sont formés: - des conduits d'admission (11, 12, 13) présentant chacun une entrée destinée à être raccordée à une chambre de répartition de gaz d'admission ; - une canalisation d'entrée (15) destinée à être raccordée à un dispositif de décantation d'huile des gaz de bas moteur (2), une chambre de répartition des gaz décantés (14) dans laquelle débouche cette canalisation d'entrée (15), des canalisations de sortie (16) débouchant dans la chambre de répartition des gaz décantés (14) et destinées à être raccordées à la chambre de répartition de gaz d'admission ; caractérisée en ce que la canalisation d'entrée (15), la chambre de répartition des gaz décantés (14) et les canalisations de sortie (16) sont des orifices issus du moulage de la culasse. 2. Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans laquelle est ménagée une canalisation (18) de guidage de gaz de bas moteur à recycler, la canalisation étant issue du moulage de la culasse. 3. Moteur à combustion interne comprenant une culasse selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle une chambre de répartition de gaz d'admission est accolée à la culasse, la chambre de répartition de gaz d'admission étant raccordée aux entrées des conduits d'admission (11, 12, 13) et aux canalisations de sortie (16) de la chambre de répartition des gaz décantés. 4. Moteur à combustion interne comprenant une culasse selon la revendication 1 ou 2, le moteur comprenant un dispositif de décantation de gaz de bas moteur (2) présentant une sortie (23) de gaz décantés, cette sortie étant raccordée à la canalisation d'entrée (15) de la chambre de répartition (14) des gaz décantés. 5. Moteur à combustion interne selon la revendication 4 comprenant une culasse selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de décantation de gaz de bas moteur (2) présente une entrée connectée à la canalisation de guidage (18) de gaz de bas moteur. 6. Procédé de fabrication d'une culasse de moteur à combustion interne, comprenant une étape de moulage d'un brut de la culasse de façon à ce que celle-ci comprenne : -des conduits d'admission (11, 12, 13) présentant chacun une entrée (111, 121) destinée à être raccordée à une chambre de répartition de gaz d'admission ;-une canalisation d'entrée (15) destinée à être raccordée à un dispositif de décantation d'huile des gaz de bas moteur, une chambre de répartition des gaz décantés (14) dans laquelle débouche cette canalisation d'entrée, des canalisations de sortie (16) débouchant dans la chambre de répartition des gaz décantés et destinées à être raccordées à la chambre de répartition de gaz d'admission. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape de moulage est mise en oeuvre en disposant un noyau en sable (4) à l'intérieur d'une matrice dans laquelle la culasse (1) est moulée, le noyau en sable (4) définissant la forme des conduits d'admission (11, 12, 13), de la canalisation d'entrée (15), de la chambre de répartition des gaz décantés et des canalisations de sortie (16) du brut de la culasse.