Brevet FR3067060A1 — publié le 20181207

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE MUNI D'UN SYSTEME DE DEGAZAGE DE CULASSE POUR CONFIGURATION INCLINEE [0001] La présente invention porte sur un moteur à combustion interne muni d'un système de dégazage de culasse pour configuration inclinée. [0002] De façon connue en soi, un moteur à combustion interne comporte un bloc- cylindres destiné à être recouvert par une culasse logeant des soupapes d'admission et d'échappement. Un joint de culasse est interposé entre la culasse et le bloc-cylindres. Ce joint assure l'étanchéité de chaque chambre de combustion du bloc-cylindres, ainsi que des circuits de refroidissement et de lubrification ménagés dans la culasse et le bloc- cylindres. [0003] Dans la culasse, le noyau d'eau, correspondant à une cavité dans laquelle circule un liquide de refroidissement, est conçu avec un toit en pente montante vers un boîtier de dégazage placé à une extrémité de la culasse. Cette architecture permet d'assurer un dégazage permanent par cheminement naturel des bulles d'air vers le boîtier de dégazage. [0004] Toutefois, dans certaines configurations de véhicule automobile, le groupe motopropulseur comportant le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses est implanté en position longitudinale tout en étant incliné de quelques degrés en direction de la boîte de vitesses. Dans cette position, le boîtier de dégazage n'est plus le point haut du circuit de refroidissement. Le dégazage naturel du noyau d'eau ne peut alors plus être effectué via le boîtier de dégazage. [0005] Or, si la culasse n'est pas complétement dégazée, plusieurs défauts dans le circuit de refroidissement peuvent survenir, et plus spécifiquement dans la culasse et le noyau d'eau, comme un effet érosif sur la surface du noyau d'eau, ou un effet de cavitation entraînant la dégradation du noyau d'eau à long terme. [0006] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comportant: - un bloc-cylindres comportant des chambres de combustion, - une culasse montée sur le bloc-cylindres, 3067060 2 - ladite culasse comportant une première cavité, dite noyau d'eau, dans laquelle circule un liquide de refroidissement, et - un boîtier de dégazage, caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne comporte en outre un canal de dégazage établissant une communication fluidique entre le 5 noyau d'eau et une deuxième cavité, ladite deuxième cavité étant en communication fluidique avec le boîtier de dégazage. [0007] L'invention permet ainsi, grâce à la réalisation du canal de dégazage dans la culasse, d'assurer un dégazage du noyau d'eau de la culasse équipant un moteur implanté longitudinalement avec une inclinaison de quelques degrés, tout en restant 10 compatible avec une implantation transversale dont le dégazage est assuré uniquement par le boîtier de dégazage. Une même culasse pourra ainsi être utilisée pour différentes configurations de moteurs (implantation transversale ou longitudinale inclinée). En outre, l'invention minimise le retrait de matière pour l'aménagement de la culasse. L'invention a donc très peu d'impact sur la définition de la culasse ou des pièces environnantes, 15 notamment le boîtier de dégazage. [0008] Selon une réalisation, le canal de dégazage débouche dans le noyau d'eau au niveau d'un point haut de circulation du liquide de refroidissement. [0009] Selon une réalisation, la deuxième cavité est un puits de vis de culasse. [0010] Selon une réalisation, le puits de vis de culasse est en communication fluidique 20 avec le boîtier de dégazage au moyen d'un alésage dans lequel est insérée une vis de purge sur laquelle est connecté un tuyau de liaison assurant une liaison entre la vis de purge et le boîtier de dégazage. [0011] Selon une réalisation, une étanchéité du puits de vis de culasse est assurée par pression de contact d'une tête de vis de culasse contre une zone d'appui correspondante 25 de la culasse et un joint de culasse intercalé entre le bloc-cylindres et la culasse. [0012] Selon une réalisation, le moteur à combustion interne est incliné par rapport à un plan horizontal. [0013] Selon une réalisation, le moteur à combustion interne est incliné d'un angle compris entre 2 degrés et 5 degrés par rapport au plan horizontal, valant de préférence 4,5 30 degrés. 3067060 3 [0014] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne tel que précédemment défini accouplé à une boîte de vitesses. [0015] Selon une réalisation, le moteur à combustion interne est incliné en direction de la boîte de vitesses. 5 [0016] Selon une réalisation, le moteur à combustion interne est implanté suivant une orientation longitudinale du véhicule automobile. [0017] 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'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 10 [0018] La figure 1 est une représentation schématique illustrant un groupe motopropulseur de véhicule automobile selon la présente invention présentant une configuration inclinée; [0019] La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur à combustion interne selon la présente invention; 15 [0020] La figure 3 est une vue en coupe détaillée du moteur à combustion interne selon la présente invention montrant un puits de vis de culasse au niveau duquel est implanté une vis de purge permettant l'évacuation des bulles d'air vers un boîtier de dégazage; [0021] La figure 4a est une vue en coupe de dessus illustrant un positionnement fermé de la vis de purge de la culasse du moteur à combustion interne selon la présente 20 invention; [0022] La figure 4b est une vue en coupe de dessus illustrant un positionnement ouvert de la vis de purge de la culasse du moteur à combustion interne selon la présente invention. [0023] Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence 25 d'une figure à l'autre. [0024] Dans la description qui suit, les termes relatifs de type "haut", "bas", "incliné", sont entendus par référence à un moteur à combustion interne installé dans un véhicule en position d'utilisation sur un plan horizontal. 3067060 4 [0025] La figure 1 montre un groupe motopropulseur 10 comportant un moteur à combustion interne 11, notamment de véhicule automobile, accouplé à une boîte de vitesses 12. Le moteur à combustion interne 11 comporte un bloc-cylindres 13 muni de chambres de combustion 14 dans lesquelles sont montés les pistons reliés 5 mécaniquement au vilebrequin par l'intermédiaire d'un ensemble de bielles (non représentées). [0026] Le groupe motopropulseur 10 pourra notamment être implanté dans le véhicule automobile suivant une position longitudinale, c'est-à-dire qu'un axe du vilebrequin du moteur 11 est parallèle à une direction d'allongement longitudinale du véhicule. Cette 10 direction d'allongement longitudinale du véhicule est perpendiculaire à la direction d'allongement longitudinale des essieux du véhicule. [0027] Le bloc-cylindres 13 est recouvert par une culasse 16 munie de logements 18 pour des soupapes d'admission et d'échappement. A cet effet, comme cela est représenté sur les figures 2 et 3, la culasse 16 est fixée sur le bloc-cylindres 13 au moyen d'organes 15 de fixation 20, tels que des vis, insérés dans des cavités taraudées 21, dites puits de vis de culasse, ménagées dans la culasse 16 et le bloc-cylindres 13. [0028] Un joint de culasse 23 est interposé entre la culasse 16 et le bloc-cylindres 13. Ce joint 23 assure l'étanchéité de chaque chambre de combustion 14, ainsi que des circuits de refroidissement et de lubrification ménagés dans la culasse 16 et le bloc-cylindres 13. 20 [0029] La culasse 16 comporte une cavité 25, dite noyau d'eau, dans laquelle circule un liquide de refroidissement, par exemple à base d'eau et de produit anti-gel. Le noyau d'eau 25 entoure les chambres de combustion 14, les bougies, les conduits d'air, et les guides de soupape. Le noyau d'eau 25 est conçu avec un toit en pente montante vers un boîtier de dégazage 27 placé à une extrémité de la culasse 16. 25 [0030] En outre, un canal de dégazage 29 établit une communication fluidique entre le noyau d'eau 25 et un puits de vis de culasse 21 situé à une extrémité longitudinale de la culasse 16. Le canal de dégazage 29 débouche dans le noyau d'eau 25 au niveau d'un point haut de circulation du liquide de refroidissement, c'est-à-dire que, par rapport au plan sur lequel repose le véhicule embarquant le moteur 11, le canal de dégazage 29 débouche au point le plus haut du noyau d'eau 25. Cette hauteur est mesurée suivant une direction verticale perpendiculaire au plan horizontal sur lequel repose le véhicule. Le canal de dégazage 29 pourra par exemple être réalisé de façon tangente à la partie la plus 3067060 5 haute du toit du noyau d'eau 25. Le canal de dégazage 29 pourra être obtenu lors du moulage de la culasse 16 ou lors d'une phase d'usinage réalisée après le moulage de la culasse 16. [0031] Le puits de vis de culasse 21 est en communication fluidique avec le boîtier de 5 dégazage 27 au moyen d'un alésage 31 dans lequel est inséré une vis de purge 32 munie d'un conduit interne 33. Sur une extrémité libre de cette vis de purge 32 est connectée un tuyau de liaison 34 assurant une liaison entre la vis de purge 32 et le boîtier de dégazage 27. [0032] En fonction de l'orientation du groupe motopropulseur 10 à l'intérieur du capot 10 moteur, la vis de purge 32 pourra prendre une position fermée pour bloquer le passage du liquide de refroidissement ou une position ouverte pour autoriser le passage du liquide de refroidissement. [0033] Ainsi, dans le cas où le groupe motopropulseur 10 présente une orientation horizontale, le boîtier de dégazage 27 seul suffit pour réaliser la fonction de dégazage. 15 Comme on peut le voir sur la figure 4a, la vis de purge 32 est alors dans une position fermée, c'est-à-dire qu'elle est vissée de sorte qu'il existe un contact cône/cône entre l'extrémité de la vis de purge 32 et le fond de l'alésage 31. On bloque ainsi le passage du liquide de refroidissement par obturation du conduit interne 33 de la vis de purge 32. [0034] Comme cela est illustré par la figure 1, dans le cas où le groupe motopropulseur 20 10 est incliné d'un angle a par rapport à un plan horizontal P de quelques degrés en direction de la boîte de vitesses 12, la vis de purge 32 est légèrement dévissée, comme cela est représenté sur la figure 4b, pour autoriser le passage du liquide de refroidissement jusqu'au boîtier de dégazage 27. L'angle d'inclinaison a du groupe motopropulseur 10 pourra être compris entre 2 degrés et 5 degrés par rapport au plan 25 horizontal et valoir de préférence 4,5 degrés. [0035] Les bulles d'air contenues dans le liquide de refroidissement transitent alors depuis le noyau d'eau 25 de la culasse 16 jusqu'au tuyau de liaison 34 avec la boîte de dégazage 27, par le canal de dégazage 29 aménagé sur le noyau d'eau 25 de la culasse 16 qui constitue le point haut de la circulation de liquide de refroidissement, le puits de vis 30 de culasse 21, le conduit interne 33 de la vis de purge 32 qui est en position ouverte, et le tuyau de liaison 34 entre la vis de purge 32 et le boîtier de dégazage 27. 3067060 6 [0036] On précise ici que l'étanchéité du puits de vis de culasse 21 est assurée, d'une part, par le joint de culasse 23 intercalé entre le bloc-cylindres 13 et la culasse 16, et d'autre part, par pression de contact d'une tête de la vis de culasse 36 contre une zone d'appui 38 correspondante de la culasse 16. 5 [0037] En effet, le serrage des vis 20 est effectué sous un couple de l'ordre de 60 N.m et un angle de 220 degrés, de sorte que le couple final est supérieur à 100 N.m. La tension dans la vis 20 est alors de 8500 daN au minimum. Avec un tel niveau de tension, la zone d'appui 38 de la tête de vis 36 subit une déformation plastique d'environ 0,2 mm, ce qui garantit l'étanchéité du puits de vis de culasse 21. 10 [0038] La vis de purge 32 pourra être montée vissée par défaut sur un ensemble de moteurs 11 adaptables à plusieurs configurations de véhicule. Pour les moteurs destinés à présenter une configuration horizontale à l'intérieur du capot moteur, la vis 32 pourra être maintenue vissée. Pour les moteurs destinés à présenter une configuration inclinée à l'intérieur du capot moteur, il suffira de prévoir un tuyau de liaison 34 entre la vis de purge 15 32 et le boîtier de dégazage 27 et de dévisser en partie la vis de purge 32 pour autoriser le passage du liquide de refroidissement depuis le puits de vis de culasse 21 vers le boîtier de dégazage 27. [0039] En variante, le canal de dégazage 29 pourra établir une connexion fluidique entre le noyau d'eau 25 et une cavité ménagée dans la culasse 16 autre que le puits de vis de 20 culasse 21. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion interne (11), notamment de véhicule automobile, comportant: - un bloc-cylindres (13) comportant des chambres de combustion (14), - une culasse (16) montée sur le bloc-cylindres (13), - ladite culasse (16) comportant une première cavité (25), dite noyau d'eau, dans laquelle circule un liquide de refroidissement, et - un boîtier de dégazage (27), caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne (11) comporte en outre un canal de dégazage (29) établissant une communication fluidique entre le noyau d'eau (25) et une deuxième cavité (21), ladite deuxième cavité (21) étant en communication fluidique avec le boîtier de dégazage (27). 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de dégazage (29) débouche dans le noyau d'eau (25) au niveau d'un point haut de circulation du liquide de refroidissement. 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième cavité (21) est un puits de vis de culasse. 4. Moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que le puits de vis de culasse (21) est en communication fluidique avec le boîtier de dégazage (27) au moyen d'un alésage (31) dans lequel est insérée une vis de purge (32) sur laquelle est connecté un tuyau de liaison (34) assurant une liaison entre la vis de purge (32) et le boîtier de dégazage (27). 5. Moteur à combustion interne selon la revendication, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une étanchéité du puits de vis de culasse (21) est assurée par pression de contact d'une tête de vis de culasse (36) contre une zone d'appui (38) correspondante de la culasse (16) et un joint de culasse (23) intercalé entre le bloc-cylindres (13) et la culasse (16). 6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est incliné par rapport à un plan horizontal. 7. Moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est incliné d'un angle compris entre 2 degrés et 5 degrés par rapport au plan horizontal, valant de préférence 4,5 degrés. 3067060 8 8. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes accouplé à une boîte de vitesses (12). 9. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (11) est incliné en direction de la boîte de vitesses (12). 5 10. Véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (11) est implanté suivant une orientation longitudinale du véhicule automobile.