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MOTEUR, A COMBUSTION INTERNE A INJECTION DE COMBUSTIBLE, AVEC CULASSE, A REFROIDISSEMENT PAR AIR OU PAR EAU, A CHAMBRE DE COMBUSTION RAPPORTEE.
La présente invention concerne un moteur à combustion interne à injection de combustible présentant une culasse à refroidissement par air ou par eau, avec chambre de combustion rapportée.
Les culasses qui comportent une chambre de combustion prévue dans leur masse et qui sont destinées aux moteurs à combustion interne, en particulier aux moteurs à combustion interne à injection de combustible, sont des pièces de fonderie très compliquées dans lesquelles on ne peut jamais éviter complètement, pour des raisons relevant de nécessités de construction, certaines accumulations de matière. Dans les culasses à re- froidissement par eau;, cet inconvénient apparaît avec une importance ac- crue, en raison du déplacement éventuel du noyau;, avec lequel il faut tou- jours compter.
Il s'ensuit qu'il existe toujours, à l'intérieur des pièces moulées constituant les culasses, des tensions dans la fonte. Ces tensions agissent ultérieurement, en service, sous l'influence de la chaleur et pro- duisent des fissureso 11 faut donc compter toujours sur un certain rebut que l'on ne peut éliminer que partiellement par un recuit des pièces mou- lées ayant pour but de supprimer les tensions internes. Mais ce qu'il y a de grave en la matière, c'est que, la plupart du temps,les fissures n'ap- paraissent qu'après une certaine durée de fonctionnement.
Suivant l'invention, et pour remédier à ces défauts le moteur à combustion est caractérisé par une culasse dans laquelle la chambre de combustion et les sièges de soupape sont logés dans une pièce rapportée spéciale qui recouvre toute'la section transversale de l'alésage du cylin- dre. Cette pièce rapportée qui a la forme d'un disque circulaire est montée à la presse dans une cavité correspondante de la culasse proprement dite
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ou bien de la culasse proprement dite est emmanchée à chaud sur cette piè- ce rapportée. En outre, il est possible aussi de couler la. pièce rapportée dans la culasse proprement dite suivant le procédé de moulage compound.
Grâce à cette séparation entre la partie de la culasse, qui fournit la chambre de combustion ainsi que les sièges de soupape, et le restant de la culasse, on simplifie d'une manière considérable la pièce moulée constituant la culasse proprement dite. La répartition de la ma- tière à l'intérieur de la pièce moulée., est beaucoup plus régulière, de sorte qu'il ne se produit, pour ainsi dire, plus de tensions internes. S'il arrive cependant que de telles tensions prennent naissance on peut les sup- primer sûrement au moyen d'un recuit.
Ce mode d'exécution de la culasse offre un autre avantage rési- dant en ce que la pièce rapportée qui fournit la chambre de combustion et les sièges de soupapes peut être prévue en une fonte grise particulièrement appropriée en un acier spécial résistant aux températures élevées,la fonte grise pouvant être moulée avec une précision telle., ou l'acier spécial pou- vant être forgé avec une précision telle, que l'on puisse se dispenser de procéder à l'usinage de la chambre de combustion.
En outre, dans le cas où il s'agit d'une pièce rapportée forgée, on peut employer pour sa fabrication un acier ayant une faible conductibili- té calorifique? ce qui garantit une perte de chaleur plus faible, par ces- sion de chaleur àl'eau ou à l'air de refroidissement, sans qu'il y ait à re- douter pour autant des zones surchauffées dans la chambre de combustion.
Pour les culasses en métal léger? l'exécution suivant l'inven- tion fournit encore cet avantage que les gaz chauds, à haute pression, de la combustion., ne viennent plus directement en contact avec le métal léger, de sorte que ce métal n'est plus exposé à être attaqué par ces gaz qui sont souvent très agressifs quand on emploie des combustibles d'une qualité un peu médiocre
Pour les pièces rapportées montées à la presse, il faut que leur logement dans la culasse proprement dite ait une forme parfaitement cylindrique et il faut en outre qu'il existe, du côté de la culasse., une surface usinée avec précision afin que soit assurée une bonne transmission de la chaleur, de la pièce rapportée à la culasse proprement diteo Cette exigence ne peut être satisfaite qu'à la condition que la pièce rapportée ait partout la même hauteur,
cette hauteur étant déterminée par la hauteur de la chambre de combustions augmentée de l'épaisseur de sa paroi supérieu- reo Il faut donc, pour satisfaire à cette exigence, une certaine dépense de poids. Dans de nombreux cas, il y a là une nécessité qui n'est pas désirable mais ce mode d'exécution de la pièce rapportée présente d'un autre côté cet avantage que la pièce rapportée, en raison de sa hauteur, conserve sa forme, en service, malgré l'influence de la chaleur.
Pour rendre inutile l'usinage de qualité, coûteux, des surfaces de contact de la pièce rapportée et de la culasse et pour ne pas courir le risque que de 1$huiles ayant pénétré entre ces surfaces, influence d'une manière défavorable l'écoulement de la chaleur, on peut, suivant l'inven- tion, munir la pièce rapportée, au voisinage de son poutour et suivant les contours des alésages correspondant aux sièges de soupape, de nervures d'é- tanchéité à arêtes vives. Ces nervures s'enfoncent dans la pièce moulée constituant la culasse proprement dite ou bien, quand il s'agit d'une culas- se proprement dit en fonte grise et d'une pièce rapportée en acier, elles s'aplatissent légèrement, formant ainsi une direction.
On a prévu en outre d'obtenir un contact métallique entre les -surfaces de la pièce rapportée et de la culasse proprement dite9 tel qu'on n'ait plus besoin maintenant d'un usinage de qualité. Il peut même exister entre elles un certain intervalle. On ménage à cet effet à partir de la sur- face intérieure de la culasse proprement dite, des canaux allant vers l'ex- térieur, dans lesquels on verse une certaine quantité de sodium et que l'on ferme ensuite au moyen de bouchons filetés. En service? ce sodium devient
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liquide et il est aspiré par l'effet capillaire dans l'intervalle entre les deux surfaceso On assure de cette manière l'écoulement de la chaleur, de la pièce rapportée à la culasse proprement dite.
En raison de leur poids plus élevé, qui est inévitable, les pièces rapportées montées à la presse conviennent dans tous les cas où, les dimensions du moteur n'étant pas trop grandes;, les exigences concernant la réduction du poids ne sont pas trop sévères. Quand il s'agit de moteurs de grandes dimensions et quand il existe, au sujet de la réduction du poids, des exigences sévères, il vaut mieux employer une pièce rapportée moulée suivant le procédé compound;, parce que cette pièce n'a pas besoin d'avoir partout la même hauteur, de sorte que cette hauteur peut être réduite dans la partie de la pièce rapportée qui n'est pas prise par la chambre de com- bustion et par sa paroi.
Les sièges de soupape peuvent être disposés, partie dans la pa- roi supérieure de la chambre de combustion et partie dans la région de la pièce rapportée qui n'est pas prise par la chambre de combustion et par sa paroi. On peut aussi loger toutes les soupapes dans la partie de la pièce rapportée qui n'est pas prise par la chambre de combustion et par sa paroi.
Dans ce dernier cas, on peut faire en sorte que l'injecteur ou un autre ap- pareil supplémentaire,par exemple une bougie de réchauffage débouche dans la chambre de combustion à travers la paroi supérieure de celle-ci. Dans le premier casle siège de soupape se trouvant dans la paroi supérieure de la chambre de combustion sera de préférence le siège de la soupape d'échap- pement.
Le dessin représente à titre d'exemples,divers modes de réa- lisation de l'invention.
La figure 1 représente une coupe verticale faite à travers une culasse à refroidissement par air. Cette culasse est munie d'une pièce rap- portée montée à la presse etle siège de la soupape d'échappement se trou- ve dans la paroi supérieure de la chambre de combustiontandis que les siè- ges des soupapes d'admission se trouvent dans la partie de la pièce rappor- tée qui n'est pas prise par la chambre de combustion et par sa paroi.
La figure 2 représente une coupe verticale faite à travers une culasse munie d'une pièce rapportée montée à la presse. Cette pièce rappor- tée présente sur sa face supérieure des nervures d'étanchéité à arêtes vi- ves suivant son pourtour extérieur et suivant les contours des alésages correspondant aux sièges de soupape. La culasse proprement dite est munie de canaux qui sont destinés à permettre de verser du sodium. Les sièges de soupape sont disposés de la même manière que dans la forme de réalisation suivant la figure le
La figure 3 représente une vue en plan de la pièce rapportée, munie de nervures d'étanchéité à arêtes vives.
La figure 4 représente à plus grande échelle une nervure d'étan- chéité à arêtes vives, dont elle montre la coupeo
La figure 5 représente une coupe verticale faite à travers une culasse à refroidissement par air. Cette culasse comporte une pièce rappor= tée coulée. La disposition des sièges de soupapes est la même que sur la figure la
La figure 6 représente une coupe verticale faite à travers une culasse qui comporte une pièce rapportée coulée. Tous les sièges de soupa- pes sont disposés dans la partie de la pièce rapportée qui n'est pas prise par la chambre de combustion et par sa paroi. Un injecteur débouche dans la chambre de combustion à travers la paroi supérieure de celle-cio
Sur toutes les figures les mêmes repères sont employés pour la désignation des pièces ou des parties identiques ou correspondantes.
Le re- père 1 désigne la pièce moulée formant la culasse. Le repère 2 désigne la pièce rapportée,en fonte ou en acier. Le repère 3 désigne la.chambre de com- bustion prévue dans cette pièce rapportée, d'une manière connueen dehors
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de l'axe du cylindrée Dans la paroi supérieure 4 de la pièce rapportée, il existe un siège de soupape qui est de préférence le siège 5 de la sou- pape d'échappement, tandis que le siège 6 (ou les sièges 6) pour la soupa- pe d'admission (ou pour les soupapes d'admission) est aménagé (ou sont amé- nagés) dans la partie de la pièce rapportée 2 qui n'est pas prise par la chambre de combustion 3 et par sa paroipar exemple au fond d'un dégagement fraisé 7o L'alésage 8 (ou les alésages 8) correspondant au siège 6 (ou aux sièges 6)
de la soupape d'admission (ou des soupapes d'admission) est (ou sont) conçu et réalisé de façon à se raccorder d'une manière parfaite avec le canal (ou les canaux) d'admission 9 prévu (ou prévus) dans la culasse 1.
De même, l'alésage 10, correspondant au siège 5 de la soupape d'échappe- menta un diamètre qui est égal à celui de l'alésage 11 prévu dans la cu- lasse 1. L'alésage 11 débouche dans un canal d'échappement 12 ménagé dans la culasse.
La forme de réalisation suivant la figure 2 correspond essentiel- lement à la forme de réalisation suivant la figure 1;, avec cette différence toutefois que la pièce rapportée 2 est munie, sur sa face supérieure, sui- vant son contour extérieur et suivant les contours des alésages 8, 10 cor- respondant aux sièges de soupapede nervures d'étanchéité circulaires, à arêtes vives qui sont tournées vers la face correspondante de la culasse.
En outre la culasse 1 est munie de canaux forés,14 qui sont destinés à re- cevoir du sodium. Les canaux sont fermés,après remplissage au moyen de bouchons vissés 15, assurant une fermeture étanche à l'air.
Dans la forme de réalisation suivant la figure 3, la pièce rap- portée 2 présente une hauteur plus faible dans sa partie qui n'est pas prise par la chambre de combustion 3 et par la paroi de cette chambre. Elle est obtenue par coulée dans la culasse 1, cette coulée étant faite suivant le procédé compoundo La disposition des sièges de soupapesdes alésages cor- respondant aux sièges de soupapes et des canaux correspond à celle qui a été décrite à propos de la figure 1.
Dans la forme de réalisation suivant la figure 6,tous les siè- ges de soupapes sont disposés dans la partie de la pièce rapportée 2 qui n'est pas prise par la chambre de combustion 3 et par sa paroio L'injecteur 18 débouche dans la chambre de combustion 3 par la paroi supérieure 4 de cet- te chambrée REVENDICATIONSo
L'invention s'étend notamment aux caractéristiques ci-après et à leurs combinaisons possibleso
1)
Moteur à combustion interne à injection avec culasse à refroi- dissement par eau ou par airg à chambre de combustion rapportée caractérisée par ce que dans la pièce moulée 1 formant la culasse est prévue une pièce rapportée 2 en fonte ou bien en un acier résistant aux températures élevées et ayant une faible conductibilité calorifique ou bien encore en une autre matière appropriée, laquelle pièce rapportée qui contient la chambre de com- bustion et les sièges de soupape recouvre toute la section transversale de l'alésage du cylindre,cette disposition évitant les inconvénients de ten- sions et de retraits des culasses en fontes coulées d'une seule pièceo
2) La pièce rapportée est introduite à la presse dans le corps de culasseo
3) La culasse 1 est emmanchée à chaud sur la pièce rapportée 2.
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