Brevet FR3017661A1 — publié le 20150821

MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE A REFROIDISSEMENT AMELIORE AU NIVEAU D'UNE ZONE INTER-POSTE [0001] La présente invention porte sur un moteur thermique de véhicule automobile à refroidissement amélioré au niveau d'une zone inter-poste, c'est-à-dire dans la zone séparant deux cylindres adjacents. [0002] De façon connue en soi, un moteur thermique comporte un bloc-cylindres destiné à être recouvert par une culasse logeant généralement les soupapes d'admission et d'échappement. Un joint de culasse est positionné entre la culasse et le bloc-cylindres. Ce joint assure l'étanchéité de chaque chambre de combustion, ainsi que des circuits de refroidissement et de lubrification ménagés dans la culasse et le bloc-cylindres. [0003] Les nouvelles normes européennes autorisent une augmentation de la température des gaz échappement avant le turbocompresseur lorsque le moteur fonctionne à pleine charge. La température des gaz d'échappement va ainsi pouvoir passer de 980° à 1070 degrés Celsius. Cela vise à compenser la suppression de la possibilité de faire fonctionner le moteur avec un rapport stoechiométrie supérieur à un. Une telle hausse de température est toutefois susceptible de nuire à la tenue thermomécanique de la culasse et du bloc-cylindres. Il existe donc le besoin d'améliorer la circulation de liquide de refroidissement entre le bloc-cylindres et la culasse du moteur. [0004] Le document DE102005033338 décrit la réalisation d'un moteur comportant des circuits de liquide de refroidissement dans le bloc-cylindres et dans la culasse qui demeurent séparés par le joint de culasse au niveau de la zone inter-poste. Une telle configuration ne permet donc pas d'optimiser les échanges thermiques entre le bloc-cylindres et la culasse du moteur. [0005] Le document US4693294 enseigne la réalisation d'un bloc-cylindres comportant un canal réalisé dans la zone inter-poste en communication avec une partie du moteur autre que la culasse. Toutefois, du fait de la section de circulation réduite du canal, une telle configuration ne permet pas un refroidissement optimal du moteur dans la zone inter-poste. [0006] L'invention vise à répondre efficacement au besoin de refroidissement précité en proposant un moteur thermique de véhicule automobile comportant un bloc-cylindres destiné à être recouvert par une culasse, et un joint de culasse monté entre ces deux éléments, caractérisé en ce qu'il comporte une rainure ménagée dans ledit bloc-cylindres dans au moins une zone séparant deux cylindres adjacents, dite zone inter-poste, une rainure correspondante réalisée dans ladite culasse en vis-à-vis de la rainure dudit bloc-cylindres, ainsi qu'une ouverture dudit joint de culasse située entre la rainure dudit bloc- cylindres et la rainure de ladite culasse, et en ce qu'au moins une des rainures présente au moins une de ses extrémités débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement de manière à autoriser une circulation de liquide de refroidissement entre ladite culasse et ledit bloc-cylindres via ledit joint de culasse au niveau de ladite zone inter-poste. [0007] L'invention permet ainsi d'améliorer le refroidissement du moteur au niveau de la zone inter-poste qui est une zone très sollicitée thermiquement. Cela permet à la structure du moteur de supporter les températures extrêmes dues à l'augmentation des températures des gaz d'échappement avant le turbocompresseur autorisée par les nouvelles normes. En outre, la circulation du liquide de refroidissement entre la culasse et le bloc-cylindres est optimisée du fait de la réalisation des rainures et de l'ouverture correspondante du joint de culasse par rapport aux réalisations selon l'état de l'art. [0008] Selon une réalisation, la rainure de ladite culasse présente une extrémité débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement. [0009] Selon une réalisation, la rainure de ladite culasse présente deux extrémités débouchant chacune vers une conduite de liquide de refroidissement. Cela permet d'améliorer le refroidissement en modifiant le moins possible le circuit de refroidissement déjà existant. En effet, dans ce cas, il est possible de réaliser une rainure dans la culasse débouchant vers deux conduites déjà existantes pour obtenir l'amélioration souhaitée du refroidissement du moteur. [0010] Selon une réalisation, une des conduites de liquide de refroidissement s'étend sensiblement perpendiculairement à un plan dans lequel s'étend ledit joint de culasse. [0011] Selon une réalisation, une des conduites de liquide de refroidissement s'étend sensiblement dans un plan dans lequel s'étend ledit joint de culasse. [0012] Selon une réalisation, ledit joint de culasse est configuré en sorte que le liquide de refroidissement provenant d'une des conduites de liquide de refroidissement est dirigé vers un passage délimité par les deux rainures en regard l'une de l'autre, pour ensuite être évacué vers l'autre conduite de liquide de refroidissement. [0013] Selon une réalisation, ladite ouverture dudit joint de culasse s'étend entre deux stoppeurs dudit joint de culasse. [0014] Selon une réalisation, une profondeur de la rainure dudit bloc-cylindres est supérieure à une profondeur de la rainure de ladite culasse. [0015] Selon une réalisation, la rainure de ladite culasse présente une longueur supérieure à une longueur de la rainure dudit bloc-cylindres. [0016] Selon une réalisation, l'ouverture dudit joint de culasse présente une longueur inférieure à une longueur de la rainure dudit bloc-cylindres. [0017] Selon une réalisation, des largeurs de l'ouverture dudit joint de culasse et des rainures du bloc-cylindres et de la culasse sont sensiblement identiques. [0018] Selon une réalisation, les rainures dudit bloc-cylindres et de ladite culasse présentent chacune une direction d'allongement longitudinale s'étendant parallèlement à une tangente à un cylindre au niveau de la zone inter-poste. [0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0020] La figure 1 est une vue en perspective d'un bloc-cylindres muni d'une rainure appartenant au moteur thermique selon la présente invention; [0021] La figure 2 est une vue en perspective d'une culasse munie d'une rainure appartenant au moteur thermique selon la présente invention destinée à recouvrir le bloc-cylindres de la figure 1; [0022] La figure 3 est une vue de dessus d'un joint de culasse appartenant au moteur thermique selon la présente invention destiné à être monté entre le bloc-cylindres de la figure 1 et la culasse de la figure 2; [0023] La figure 4 représente une partie en coupe du moteur thermique selon la présente invention faisant apparaître la circulation de liquide de refroidissement entre le bloc-cylindres et la culasse du moteur au niveau de la zone inter-poste. [0024] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0025] La figure 4 montre un moteur thermique 1 de véhicule automobile comportant un bloc-cylindres 2 destiné à être recouvert par une culasse 3, et un joint de culasse 4 monté entre ces deux éléments 2, 3. Le bloc-cylindres 2 et la culasse 4 comportent chacun un circuit de refroidissement. Le bloc-cylindres 2 et la culasse 3 sont réalisés typiquement dans un alliage d'aluminium. [0026] Comme cela est bien visible sur la figure 1, le bloc-cylindres 2 comporte des cylindres 21, ici au nombre de trois, dont la périphérie interne de chacun est recouverte par une chemise 22. En outre, le bloc-cylindres 2 comporte des cavités 23 de forme annulaire assurant une circulation de liquide de refroidissement autour des cylindres 21 sans passer par les zones dites inter-poste 7 séparant deux cylindres adjacents 21. Le bloc-cylindres 2 comporte en outre une rainure 6 ménagée dans une zone inter-poste 7. [0027] Comme on peut le voir à la figure 2, une rainure 9 correspondante est réalisée dans la culasse 3 en vis-à-vis de la rainure 6 du bloc-cylindres 2. La rainure 9 de la culasse 3 présente deux extrémités débouchant chacune vers une conduite de liquide de refroidissement 31, 32. Comme montré à la figure 4, une des conduites 31 en communication avec une chambre 33 de liquide de refroidissement s'étend sensiblement perpendiculairement au plan P dans lequel s'étend le joint de culasse 4. L'autre conduite 32 de refroidissement en forme de serpentin bien visible sur la figure 2 s'étend sensiblement dans le plan P du joint de culasse 4. La culasse 3 comporte en outre des logements 34 pour les soupapes d'admission et d'échappement du moteur. [0028] Les rainures 6, 9 du bloc-cylindres 2 et de la culasse 3 présentent chacune une direction d'allongement longitudinale s'étendant parallèlement à une tangente à un cylindre 21 au niveau de la zone inter-poste 7, c'est-à-dire transversalement par rapport à une direction d'allongement longitudinale du bloc-cylindres 2. Ces rainures 6, 9 sont ouvertes du côté de la face (du bloc-cylindres 2 ou de la culasse 3) dans laquelle elles sont ménagées suivant toute leur longueur et toute leur largeur. [0029] La rainure 9 de la culasse 3 présente une longueur L3 supérieure à la longueur L1 de la rainure 6 du bloc-cylindres 2 afin de pouvoir atteindre les conduites 31, 32. Les deux rainures 6, 9 présentent des largeurs L2, L4 sensiblement identiques. La profondeur de la rainure 6 du bloc-cylindres 2 est en l'occurrence supérieure à la profondeur de la rainure 9 de la culasse 3. [0030] Par ailleurs, le joint de culasse 4 montré sur la figure 3 comporte une ouverture 11 traversant l'épaisseur du joint. Cette ouverture 11 est destinée à être située entre la rainure 6 du bloc-cylindres 2 et la rainure 9 de la culasse 3. L'ouverture 11 s'étend entre deux stoppeurs 12 prenant la forme de cales annulaires en surépaisseur destinées à coopérer avec la périphérie interne des cylindres 21 correspondants du bloc-cylindres 2. L'ouverture 11 présente une longueur L5 inférieure à la longueur L1 de la rainure du bloc-cylindres 2. La largeur L6 de l'ouverture 11 est sensiblement identique aux largeurs L2, L4 des rainures 6 et 9. Sur les moteurs existants, les largeurs L2, L4, L6 de l'ouverture 11 et des rainures 6, 9 correspondantes sont conditionnées par l'écart entre les cylindres 21 qui est généralement très faible. Pour la réalisation de nouveaux moteurs, il sera possible de diminuer le diamètre des cylindres 21 et/ou d'augmenter l'entre-axe des cylindres 21 afin de pouvoir augmenter la largeur de la zone de refroidissement à l'inter-poste 7 pour améliorer les performances de refroidissement du moteur thermique 1. [0031] Dans un exemple de réalisation, la rainure 6 du bloc-cylindres 2 présente une longueur L1 de l'ordre de 38mm, une largeur L2 de l'ordre de 2mm, et une profondeur (non référencée) de l'ordre de 8mm. La rainure 9 de la culasse 3 présente une longueur L3 de l'ordre de 53mm, une largeur L4 de l'ordre de 2mm, et une profondeur (non référencée) de l'ordre de 4.5mm. L'ouverture 11 du joint de culasse 4 présente une longueur L5 de l'ordre de 28mm et une largeur L6 de l'ordre de 2mm. Les rainures 6, 9 sont obtenues par usinage. Les conduites 31, 32 de liquide de refroidissement sont obtenues en fonderie. [0032] Comme cela est visible sur la figure 4, le joint de culasse 4 est configuré en sorte que le liquide de refroidissement provenant d'une des conduites de la culasse 3 (ici la conduite 31) est dirigé, suivant les flèches A, vers le passage délimité par les deux rainures 6, 9 en regard l'une de l'autre, pour ensuite être évacué vers l'autre conduite 32. A cet effet, le joint de culasse 4 bloque le passage du liquide de refroidissement vers le bloc-cylindres 2 au niveau des extrémités de la rainure 9 de la culasse 3. [0033] Une telle configuration permet ainsi d'autoriser, au niveau de la zone inter-poste 7, une circulation de liquide de refroidissement entre la culasse 3 et le bloc-cylindres 2 via le joint de culasse 4. En outre, le fait que la rainure 9 de la culasse 3 s'étend entre deux conduites de liquide de refroidissement 31, 32 déjà existantes permet d'améliorer le refroidissement en modifiant le moins possible le circuit de refroidissement. [0034] Alternativement, la rainure 9 de la culasse 3 présente une seule de ses extrémités débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement 31 ou 32. En variante, la rainure 6 du bloc cylindre 2 comporte au moins une de ses extrémité débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement pour permettre la circulation de liquide de refroidissement dans la zone inter-poste 7 à partir du circuit de refroidissement du bloc-cylindres 2. [0035] Il sera possible de réaliser des zones de refroidissement dans toutes les zones inter-poste 7 du moteur ou dans certaines d'entre elles uniquement en fonction des besoins en refroidissement du moteur 1. Ainsi, pour un moteur à trois cylindres, on réalisera une seule ou deux zones de refroidissement. Pour un moteur à quatre cylindres, on pourra réaliser entre une et trois zones de refroidissement à l'inter-poste 7. [0036] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. REVENDICATIONS: 1. Moteur thermique (1) de véhicule automobile comportant un bloc-cylindres (2) destiné à être recouvert par une culasse (3), et un joint de culasse (4) monté entre ces deux éléments (2, 3), caractérisé en ce qu'il comporte une rainure (6) ménagée dans ledit bloc-cylindres (2) dans au moins une zone (7) séparant deux cylindres adjacents (21), dite zone inter-poste, une rainure (9) correspondante réalisée dans ladite culasse (3) en vis-à-vis de la rainure (6) dudit bloc-cylindres (2), ainsi qu'une ouverture dudit joint de culasse (4) située entre la rainure (6) dudit bloc-cylindres (2) et la rainure (9) de ladite culasse (3), et en ce qu'au moins une des rainures (6, 9) présente au moins une de ses extrémités débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement (31, 32) de manière à autoriser une circulation de liquide de refroidissement entre ladite culasse (3) et ledit bloc-cylindres (2) via ledit joint de culasse (4) au niveau de ladite zone inter-poste (7). 2. Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure (9) de ladite culasse (3) présente une extrémité débouchant vers une conduite de liquide de refroidissement (31, 32). 3. Moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (9) de ladite culasse (3) présente deux extrémités débouchant chacune vers une conduite de liquide de refroidissement (31, 32). 4. Moteur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une des conduites de liquide de refroidissement (31) s'étend sensiblement perpendiculairement à un plan (P) dans lequel s'étend ledit joint de culasse (4). 5. Moteur thermique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une des conduites de liquide de refroidissement (32) s'étend sensiblement dans un plan (P) dans lequel s'étend ledit joint de culasse (4). 6. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit joint de culasse (4) est configuré en sorte que le liquide de refroidissement provenant d'une des conduites de liquide de refroidissement (31) est dirigé vers un passage délimité par les deux rainures (6, 9) en regard l'une de l'autre, pour ensuite être évacué vers l'autre conduite de liquide de refroidissement (32). 7. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite ouverture dudit joint de culasse (4) s'étend entre deux stoppeurs (12) dudit joint de culasse (4). 8. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une profondeur de la rainure (6) dudit bloc-cylindres (2) est supérieure à une profondeur de la rainure (9) de ladite culasse (3). 9. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la rainure (9) de ladite culasse (3) présente une longueur (L3) supérieure à une longueur (L1) de la rainure (6) dudit bloc-cylindres (2). 10. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ouverture (11) dudit joint de culasse (4) présente une longueur (L5) inférieure à une longueur (L1) de la rainure (6) dudit bloc-cylindres (2).