Brevet FR3056253A1 — publié le 20180323

Corps de soupape d'une soupape d'échange de gaz, soupape d'échange de gaz et moteur à combustion interne L'invention concerne un corps de soupape d'une soupape d'échange de gaz. L'invention concerne, en outre, une soupape d'échange de gaz pour un moteur à combustion interne et un moteur à combustion interne. Les moteurs à combustion interne connus d'après la pratique comportent des soupapes d'échange de gaz, à savoir des soupapes d'échange de gaz côté admission, par l'intermédiaire desquelles de l'air d'alimentation peut être amené jusqu'à des cylindres du moteur à combustion interne, et une soupape d'échange de gaz côté échappement, par l'intermédiaire de laquelle du gaz d'échappement peut être évacué des cylindres du moteur à combustion interne. Chaque soupape d'échange de gaz d'un moteur à combustion interne comporte un corps de soupape, un siège de soupape interagissant avec le corps de soupape. La soupape d'échange de gaz étant fermée, le 25 corps de soupape porte contre le siège de soupape avec une région définie, alors que, la soupape d'échange de gaz étant ouverte, cette région du corps de soupape ne porte pas contre le siège de soupape. Une région supplémentaire du corps de soupape fait face à une 30 chambre de combustion du cylindre considéré. Les corps de soupape de soupapes d'échange de gaz connus d'après la pratique sont produits d'un seul 3056253 2 tenant et en continu à partir d'un seul et même matériau. En raison des pressions et températures de plus en plus élevées dans les chambres de combustion de cylindres, les exigences sur les corps de soupape de 5 soupapes d'échange de gaz s'accroissent par rapport à la corrosion à éviter, aux dépôts à éviter et à l'usure à éviter. Avec les corps de soupape connus d'après la pratique, ceci ne peut être garanti que de façon inadéquate. 10 Partant de cela, la présente invention est basée sur l'objectif de créer un nouveau type de corps de soupape d'une soupape d'échange de gaz, une soupape d'échange de gaz dotée d'un tel corps de soupape et un moteur à 15 combustion interne doté d'une telle soupape d'échange de gaz. Cet objectif est atteint par l'intermédiaire d'un corps de soupape pour soupape d'échange de gaz d'un cylindre 20 d'un moteur à combustion interne, le corps de soupape pouvant, pour fermer la soupape d'échange de gaz, être amené à porter contre un siège de soupape de la soupape d'échange de gaz, et le corps de soupape pouvant, pour ouvrir la soupape d'échange de gaz, être détaché du 25 siège de soupape de la soupape d'échange de gaz. Selon l'invention, le corps de soupape est formé en une multiplicité de parties, et comporte une première partie de disque de soupape interagissant avec le siège 30 de soupape et une deuxième partie de disque de soupape qui est en liaison complète avec la première partie de disque de soupape et fait face à une chambre de combustion du cylindre et, un espace creux, servant au 3056253 3 moins' au refroidissement de la deuxième partie de disque de soupape, étant formé entre la première partie de disque de soupape et la deuxième partie de disque de soupape. 5 Le corps de soupape selon l'invention est formé en une multiplicité de parties et comporte un espace creux. Au moyen de l'espace creux, au moins la partie de disque de soupape qui fait face à la chambre de combustion du 10 cylindre peut être refroidie de manière définie. En outre, les parties individuelles de disque de soupape peuvent être produites à partir de matériaux qui, sur la base des charges respectives agissant sur la partie de disque de soupape considérée, sont réalisés 15 exactement sur mesure. De ce fait, ce n'est pas seulement la corrosion qui peut être réduite, mais les dépôts et autre usure du corps de soupape peuvent également être efficacement contrecarrés. 20 De préférence, la première partie de disque de soupape est formée d'un matériau métallique présentant une première résistance à la corrosion et la deuxième partie de disque de soupape d'un matériau métallique présentant une deuxième résistance à la corrosion qui est plus élevée en comparaison de la première résistance à la corrosion. La corrosion sur la deuxième partie de disque de soupape, qui fait face à la chambre de combustion du cylindre et qui, en raison des charges agissant sur celle-ci, est particulièrement sensible à la corrosion, peut ainsi être efficacement contrecarrée. 3056253 4 Selon.un autre développement avantageux, l'espace creux est traversé par un milieu de refroidissement. En variante, l'espace creux est rempli d'un milieu de refroidissement. Les deux variantes permettent un 5 refroidissement efficace du corps de soupape au moins dans la région de la deuxième partie de disque de soupape et de même dans la région de la première partie de disque de soupape. Ici, un refroidissement actif peut être utilisé au moyen d'un milieu de 10 refroidissement circulant à travers l'espace creux ou un refroidissement passif au moyen d'un espace creux rempli de milieu de refroidissement. De préférence, la première partie de disque de soupape 15 et la deuxième partie de disque de soupape sont mises en liaison complète par soudage. Une liaison métallurgique des deux parties de disque de soupape par soudage est particulièrement préférée. 20 D'autres développements préférés de l'invention sont obtenus à partir de la description qui suit. Des modes de réalisation illustratifs de l'invention sont expliqués plus en détail au moyen du dessin, sans être restreints à celui-ci. 25 Il y apparaît : Fig. 1 un extrait d'un moteur à combustion interne selon l'invention dans la région d'une soupape d'échange de gaz selon l'invention ou 30 d'un corps de soupape de la soupape d'échange de gaz selon l'invention. 3056253 5 L'invention concerne un corps de soupape pour une soupape d'échange de gaz d'un moteur à combustion interne, une soupape d'échange de gaz dotée d'un tel corps de soupape et un moteur à combustion interne doté 5 d'une telle soupape d'échange de gaz. La Fig. 1 représente un extrait d'une soupape 10 d'échange de gaz d'un cylindre d'un moteur à combustion interne dans la région d'un corps 11 de soupape et d'un 10 siège 12 de soupape interagissant avec le corps 11 de soupape. La soupape 10 d'échange de gaz étant fermée, le corps 11 de soupape porte contre le siège 12 de soupape, 15 alors que, la soupape 10 d'échange de gaz étant ouverte, le corps 11 de soupape n'est pas en contact avec le siège 12 de soupape, mais est détaché ou soulevé de celui-ci. 20 Le corps 11 de soupape est formé en une multiplicité de parties. En conséquence, le corps 11 de soupape comporte une première partie 13 de disque de soupape, qui est couplée à une tige 14 de soupape et qui interagit avec le siège 12 de soupape. En conséquence, 25 la soupape 10 d'échange de gaz étant fermée, une région latérale 21 de la première partie 13 de disque de soupape porte contre le siège 12 de soupape. En plus de cette première partie 13 de disque de 30 soupape, qui interagit avec le siège 12 de soupape et qui est couplée à la tige 14 de soupape, le corps 11 de soupape comporte une deuxième partie 15 de disque de soupape, qui fait face à une chambre de combustion 16 3056253 6 du cylindre du moteur à combustion interne. Entre la première partie 13 de disque de soupape et la deuxième partie 15 de disque de soupape est formée une cavité 17 qui sert au moins au refroidissement de la deuxième 5 partie 15 de disque de soupape et également au refroidissement de la première partie 13 de disque de soupape. La première partie 13 de disque de soupape et également 10 la deuxième partie 15 de disque de soupape sont formées chacune d'un matériau métallique. En conséquence, le matériau métallique de la première partie 13 de disque de soupape présente une première résistance à la corrosion et le matériau de la deuxième partie 15 de 15 disque de soupape présente une deuxième résistance à la corrosion qui est plus élevée que, ou supérieure à, la première résistance à la corrosion du matériau de la première partie 13 de disque de soupape. 20 La première partie 13 de disque de soupape est de préférence produite à partir d'acier pour cônes de soupape. La deuxième partie 15 de disque de soupape est de préférence formée d'un acier allié à base de nickel. 25 Les deux parties 13 et 15 de disque de soupape, qui délimitent l'espace creux 17, sont de préférence liées l'une à l'autre par soudage, la Fig. 1 représentant un cordon 18 de soudure dans la région de liaison entre les deux parties 13, 15 de disque de soupape. Le 30 soudage des parties métalliques 13, 15 de disque de soupape est préféré afin de garantir une liaison durable entre les deux parties de disque de soupape. 3056253 7 Comme' il a été expliqué, l'espace creux 17 sert au refroidissement du corps 11 de soupape, de préférence au refroidissement des deux parties 13, 15 de disque de soupape, en particulier de la deuxième partie 15 de 5 disque de soupape, qui fait face à la chambre de combustion 16 du cylindre. Sur la Fig. 1, l'espace creux 17 est traversé par un milieu de refroidissement, le milieu de refroidissement 10 dans l'espace creux 17 étant amené via une alimentation 19 et évacué de l'espace creux 17 via une évacuation 20. L'alimentation 19 et l'évacuation 20 traversent la première partie 13 de disque de soupape et la tige 14 de soupape. En particulier, de l'eau, de l'huile ou 15 même de l'air sert de milieu de refroidissement qui circule à travers l'espace creux 17 du corps 11 de soupape. En variante à un tel refroidissement actif commandable 20 avec un espace creux 17 traversé par un milieu de refroidissement, un refroidissement passif est également possible, à savoir en ce que l'espace creux 17 est rempli d'un milieu de refroidissement, par exemple d'un matériau céramique ou d'une mousse de 25 métal ou d'un fluide. Au moyen du remplissage de l'espace creux 17 par une mousse de métal ou un matériau céramique, une distorsion du corps 10 de soupape peut être compensée ou une distorsion contrecarrée au moyen des coefficients de dilatation 30 thermique différents des matériaux individuels, de sorte que ledit corps 10 de soupape n'est soumis à aucune distorsion en cours de fonctionnement à travers toute sa plage de températures. 3056253 8 Avec l'invention, les pressions et températures qui sont présentes en dernier ressort dans la chambre de combustion 16 d'un cylindre peuvent être accrues car le corps 11 de soupape de la soupape 10 d'échange de gaz 5 peut résister à des charges aussi élevées en raison de l'invention. Le corps 11 de soupape selon l'invention peut être exposé à des charges mécaniques et thermiques plus élevées. 10 Le corps 11 de soupape selon l'invention peut être employé à la fois avec des soupapes d'échange de gaz côté admission pour l'air d'alimentation, et également avec des soupapes d'échange de gaz côté échappement pour le gaz d'échappement, sur les cylindres d'un 15 moteur à combustion interne. L'utilisation avec des moteurs à combustion interne exploités avec du fuel-oil lourd, comme par exemple les moteurs à combustion interne de navires, est particulièrement préférée car le risque d'une formation de dépôts de corrosion sur le 20 corps 11 de soupape y est particulièrement élevé. 3056253 9 Liste des numéros de référence 10 Soupape d'échange de gaz 11 Corps de soupape 5 12 Siège de soupape 13 Partie de disque de soupape 14 Tige de soupape 15 Partie de disque de soupape 16 Chambre de combustion 10 17 Espace creux 18 Liaison 19 Alimentation 20 Évacuation 21 Région REVENDICATIONS1. Corps (11) de soupape pour soupape (10) d'échange de gaz d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, le corps (11) de soupape pouvant, pour fermer la soupape d'échange de gaz, être amené à porter contre un siège (12) de soupape de la soupape d'échange de gaz, et le corps (11) de soupape pouvant, pour ouvrir la soupape d'échange de gaz, être détaché du siège (12) de soupape de la soupape d'échange de gaz, caractérisé en ce que le corps (11) de soupape est formé en une multiplicité de parties et comporte une première partie (13) de disque de soupape interagissant avec le siège (12) de soupape et une deuxième partie (15) de disque de soupape qui est en liaison complète avec la première partie (13) de disque de soupape et fait face à une chambre de combustion (16) du cylindre, un espace creux (17) servant au moins au refroidissement de la deuxième partie (15) de disque de soupape étant formé entre la première partie (13) de disque de soupape et la deuxième partie (15) de disque de soupape. 2. Corps de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (13) de disque de soupape est formée d'un matériau métallique présentant une première résistance à la corrosion et la deuxième partie (15) de disque de soupape d'un matériau métallique présentant une deuxième résistance à la corrosion qui est plus élevée en comparaison de la première résistance à la corrosion. 3056253 11 3. Corps de soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie (13) de disque de soupape est formée d'un acier pour cônes 5 de soupape et la deuxième partie (15) de disque de soupape d'un acier allié à base de nickel. 4. Corps de soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 10 l'espace creux (17) est traversé par un milieu de refroidissement. 5. Corps de soupape selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première partie (13) de 15 disque de soupape comporte une alimentation (19) et une évacuation (20) pour le milieu de refroidissement. 6. Corps de soupape selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace creux (17) est rempli d'un milieu de refroidissement. 7. Corps de soupape selon la revendication 6, 25 caractérisé en ce que l'espace creux (17) est rempli d'une mousse de métal ou d'un matériau céramique. 8. Corps de soupape selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première partie (13) de disque de soupape et la deuxième partie (15) de disque de soupape sont mises en liaison complète par soudage. 3056253 12 9. Soupape (10) d'échange de gaz d'un moteur à combustion interne, dotée d'un corps (11) de soupape et dotée d'un siège (12) de soupape pour 5 le corps (11) de soupape, caractérisée en ce que le corps (11) de soupape est formé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Moteur à combustion interne doté d'au moins un 10 cylindre, chaque cylindre comportant au moins une soupape (10) d'échange de gaz côté admission pour de l'air d'alimentation et au moins une soupape (10) d'échange de gaz côté échappement pour du gaz d'échappement, caractérisé en ce que la soupape 15 (10) respective d'échange de gaz côté admission et/ou côté échappement est formée selon la revendication 9.