Brevet FR3069286A1 — publié le 20190125

CULASSE A DOUBLE NOYAU D'EAU [0001 ]La présente invention se rapporte à une culasse pour moteur à combustion interne comportant un double noyau d'eau de refroidissement de la culasse. [0002] Les systèmes de refroidissement généralement utilisés comprennent un noyau d'eau constitué de canaux de circulation dans la culasse d'un fluide de refroidissement des zones sensibles de la culasse, notamment les zones thermiquement très sollicitées et les zones entourant les éléments interagissant avec la culasse, tels que les soupapes, l'injecteur de carburant, et les sièges d'échappement. La température interne à la culasse et la température des gaz d'échappement émis augmentant avec la mise en place des nouvelles normes européennes, le système de refroidissement de la culasse doit être d'autant plus performant. [0003]Un noyau d'eau 10 de culasse connu actuellement est par exemple illustré en perspective coupée sur la figure 1. Sur cette figure, le noyau d'eau 10 laisse apparaitre dans le plan P la section d'un canal 1 partagé en deux, et d'un canal 2, non partagé. Ce noyau d'eau 10 est creusé d'alésages 4 pour pistons, et d'alésages 3 pour conduits d'admission ou d'échappement. Le noyau d'eau 10 dispose d'un canal 2 trop grand pour refroidir la partie de culasse entre deux alésages 4 pour pistons, appelée inter-fût, ce qui crée un refroidissement insuffisant pour les sièges d'échappement des moteurs actuels. [0004]Pour atteindre et refroidir les zones sensibles de la culasse, et en particulier la zone près des bougies et de l'injecteur, le document FR 2 882 791 propose un noyau d'eau comprenant trois canaux d'eau de refroidissement, deux canaux concentriques et un canal transversal s'étendant entre les canaux concentriques. Cependant le fluide circule trop lentement dans ces canaux et le refroidissement de la culasse manque alors d'efficacité. De même, dans le but d'optimiser le refroidissement de la culasse, le document FR 2 945 463 divulgue un double noyau, un noyau inférieur et un noyau supérieur. Dans ces conditions, 2 le liquide de refroidissement circule trop lentement pour un refroidissement suffisamment efficace. [0005]13ar ailleurs, le document FR 2 899 501 décrit une culasse de moteur à combustion comprenant un noyau d'eau muni d'une partie de dégazage 5 des bulles d'air pouvant se trouver dans l'eau de refroidissement. [0006]Aucune des solutions proposées dans les documents ci-dessus un refroidissement ne permet un refroidissement particulièrement efficace dans les zones sensibles d'une culasse de moteur à combustion interne. [0007] L'invention vise précisément à améliorer l'efficacité de ce 10 refroidissement et, pour ce faire, prévoit d'accélérer la circulation du fluide de refroidissement dans la culasse. [0008]A ce titre, la présente invention a pour objet une culasse de moteur à combustion interne comportant une première partie qui s'étend au niveau haut des cylindres, dite partie interne, et une seconde partie qui s'étend entre la partie 15 interne et l'extérieur de la culasse, dite partie externe, ainsi qu'au moins un noyau d'eau dans lequel un fluide de refroidissement est destiné à circuler, le noyau d'eau comportant une entrée et une sortie de fluide de refroidissement couplées à des conduits d'alimentation et d'évacuation du fluide de refroidissement présentant une surface globale de section droite donnée à l'entrée et à la sortie du 20 fluide. Dans cette culasse, le noyau d'eau est partagé en au moins deux noyaux secondaires, un noyau interne secondaire agencé dans ladite partie interne de culasse et un noyau externe secondaire agencé dans la partie externe de culasse. De plus, les noyaux secondaires présentent des sections droites dans un même plan de découpe qui, additionnées entre elles, restent inférieures à chacune des 25 surfaces globales de section droite à l'entrée et à la sortie du fluide. [0009] Dans ces conditions, l'augmentation de la vitesse du fluide de refroidissement générée par la réduction de l'ensemble des sections des noyaux secondaires par rapport aux sections d'entrée ou de sortie permet de refroidir le moteur plus rapidement. Un autre avantage réside dans l'augmentation de la 30 surface de contact et de la qualité de contact entre le liquide de refroidissement et les parties chaudes de la culasse (injecteur, chambre de combustion, sièges d'échappement, etc.) du fait de l'augmentation de pression du fluide de 3 refroidissement. Cette solution présente également l'avantage de ne plus nécessiter de dégazage. [0010] Selon des caractéristiques préférées : - la somme des surfaces des sections droites des noyaux secondaires est 5 inférieure de 5% à 20% à chacune des surfaces globales de section droite à l'entrée et à la sortie; - la surface de la section droite de chacun des noyaux secondaires est calculée en fonction du besoin de refroidissement local; - les noyaux secondaires sont partagés par une séparation en aluminium. 10 [0011]L'invention se rapporte également à un moteur à combustion interne équipé d'un carter cylindre contenant des organes fonctionnels de ce moteur et comportant une culasse telle que définie ci-dessus disposée sur le carter cylindre. De plus l'invention a pour objet un véhicule automobile équipé d'un tel moteur. 15 [0012] Selon certains modes de réalisation préférés : - la forme de séparation en aluminium suit la forme des organes fonctionnels à refroidir ; - le noyau interne secondaire est agencé au plus près des organes fonctionnels du carter cylindre ; 20 - le noyau interne secondaire est alimenté en liquide de refroidissement via le carter cylindre ; - le noyau externe secondaire est alimenté en liquide de refroidissement via la culasse; - dans le cas où l'alimentation en fluide de refroidissement des deux 25 noyaux secondaires est réalisée par un seul conduit, un déflecteur (non représenté) agencé dans le carter cylindre partage le flux de liquide de refroidissement entre les noyaux d'eau secondaires. [0013] Dans le présent texte, les qualificatifs « supérieur » et « inférieur » REVENDICATIONS1. Culasse de moteur à combustion interne comportant une première partie qui s'étend au niveau haut des cylindres, dite partie interne, et une seconde partie qui s'étend entre la partie interne et l'extérieur de la culasse, dite partie externe, et au moins un noyau d'eau (10) dans lequel un fluide de refroidissement est destiné à circuler, le noyau d'eau (10) comportant une entrée (9) et une sortie de fluide de refroidissement couplées à des conduits d'alimentation et d'évacuation (1, 2) du fluide de refroidissement présentant une surface globale de section droite (Si) donnée à l'entrée et à la sortie du fluide, caractérisée en ce que le noyau d'eau (10) est partagé en au moins deux noyaux secondaires (30, 40), un noyau interne (30) secondaire agencé dans ladite partie interne de culasse et un noyau externe (40) secondaire agencé dans la partie externe de culasse, et en ce que les noyaux secondaires (30, 40) présentent des sections droites (S3, S4,) dans un même plan de découpe qui, additionnées entre elles, restent inférieures à chacune des surfaces globales de section droite à l'entrée (Si) et à la sortie du fluide. 2. Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans laquelle la somme des surfaces des sections droites (S3, S4) des noyaux 20 secondaires (30, 40) est inférieure de 5% à 20% à chacune des surfaces globales de section droite à l'entrée (Si) et à la sortie. 3. Culasse de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle les noyaux secondaires (30, 40) sont partagés par une séparation (8) en aluminium. 25 4. Moteur à combustion interne, équipé d'un carter cylindre contenant des organes fonctionnels de ce moteur, caractérisé en ce qu'il comporte une culasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 disposée sur le carter moteur. 5. Moteur à combustion interne selon la revendication précédente, 30 dans lequel la forme de la séparation (8) en aluminium suit la forme des organes fonctionnels à refroidir. 8 6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel le noyau interne secondaire (30) est agencé au plus près des organes fonctionnels du carter cylindre. 7.Moteur à combustion interne selon la revendication précédente, 5 dans lequel le noyau interne secondaire (30) est alimenté en liquide de refroidissement via le carter cylindre. 8. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le noyau externe secondaire (40) est alimenté en liquide de refroidissement via la culasse. 10 9. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel, dans le cas où l'alimentation en fluide de refroidissement des deux noyaux secondaires (30, 40) est réalisée par un seul conduit (9), un déflecteur agencé dans le carter cylindre partage le flux de liquide de refroidissement entre les noyaux d'eau secondaires (30, 40). 15 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4 à 9.