FR2906571A1

FR2906571A1 - Cylinder head for e.g. direct-injection multivalve diesel engine, has inserts, where each insert is extended under inter-valve bridge with one of its ends opening into water chamber, so that cooling fluid circulates in insert

Info

Publication number: FR2906571A1
Application number: FR0654038A
Authority: FR
Inventors: Bourles Eric Nicouleau; Romain Dejean
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-04
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: FR2906571B1

Abstract

The cylinder head (1) has conduits (3), and inter-valve bridges (5) placed between the conduits, water chambers (6) and metallic inserts (7). Each insert is extended under each bridge with one of its ends opening into each water chamber, so that cooling fluid circulates in the insert. The insert is connected to the water chamber placed around an injector well (2), where a section of the insert is sized according to quantity of heat to be evacuated. The inserts are formed in a material having thermo mechanical resistance greater than a material in which head is formed. An independent claim is also included for a method for fabricating a cylinder head.

Description

1 CULASSE MUNIE D'INSERTS POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE La présente1 CULASSE WITH INSERTS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

invention se rapporte à une culasse pour moteur à combustion interne ainsi que son procédé de fabrication. Plus particulièrement, elle concerne une culasse pour moteur à combustion interne comprenant des conduits, au moins un pontet inter soupapes situé entre ces conduits, au moins une chambre d'eau et au moins un insert métallique. The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine and its manufacturing process. More particularly, it relates to a cylinder head for an internal combustion engine comprising ducts, at least one inter-valve bridge located between these ducts, at least one water chamber and at least one metal insert.

La puissance spécifique des moteurs à combustion interne et notamment des moteurs de type diesel, multisoupapes à injection directe, a augmenté continuellement au cours de ces dernières années. Cette augmentation des performances se traduit par des contraintes de plus en plus élevées qui s'exercent sur la plupart des éléments constitutifs du moteur, parmi lesquels on peut citer les culasses. En effet, la tenue thermomécanique de la face des culasses qui est en contact avec les gaz issus de la combustion du mélange de combustible et communément appelée la face feu, est affectée. The specific power of internal combustion engines, especially diesel engines, multi-valve direct injection, has increased continuously in recent years. This increase in performance results in higher and higher stresses that are exerted on most of the constituent elements of the engine, among which we can mention the cylinder heads. Indeed, the thermomechanical behavior of the face of the cylinder heads which is in contact with the gases from the combustion of the fuel mixture and commonly called the fire side, is affected.

Une zone particulièrement critique pour la fiabilité de cette face feu à long kilométrage est la zone des pontets inter-soupapes. Cette zone est soumise à des niveaux de température locale importants ainsi qu'à des gradients de températures élevés qui ont pour effet de créer des contraintes thermomécaniques formant des fissures de fatigue thermique. La propagation de ces fissures plus ou moins rapide peut conduire, dans certains cas, jusqu'à la chambre d'eau et à un disfonctionnement du moteur. Plusieurs solutions sont proposées dans l'art antérieur. A particularly critical area for the reliability of this long mileage fire face is the area of the inter-valve jumpers. This zone is subjected to important local temperature levels as well as to high temperature gradients which have the effect of creating thermomechanical stresses forming thermal fatigue cracks. The spread of these cracks more or less fast can lead, in some cases, to the water chamber and a malfunction of the engine. Several solutions are proposed in the prior art.

30 Une solution consiste à augmenter la largeur des pontets inter- soupapes mais présente le désavantage d'augmenter les 2906571 -2 dimensions du moteur, ce qui va à contre-courant de la tendance actuelle de réduction de la dimension des moteurs. D'autres solutions proposent de modifier le matériau dans lequel sont réalisées les culasses. Il est par exemple 5 proposé d'utiliser un alliage d'aluminium à haute résistance à chaud, ou bien d'améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage standard. Il est ainsi proposé d'augmenter localement la vitesse de refroidissement à la coulée pour obtenir une micro structure plus fine et exempte de microporosités ou bien 10 d'optimiser le traitement thermique. Ces deux types de solutions sont particulièrement coûteuses et se prêtent mal à la fabrication de moteurs pour véhicules automobiles en grande série. D'autres solutions proposent de modifier la position de la 15 chambre d'eau en vue d'obtenir un meilleur refroidissement des pontets et notamment de la rapprocher de la face feu. Cependant en approchant les chambres d'eau de la face feu afin de gagner en efficacité, des problèmes d'ébullition de l'eau présente dans ces chambres surviennent et peuvent amener à 20 une destruction des culasses à causes des surpressions en résultant. Encore une autre solution consiste à disposer des inserts de type métalliques entre les sièges de soupapes. C'est le cas notamment du système décrit dans le brevet JP55043210 25 dans lequel des inserts métalliques s'étendent verticalement entre les conduits d'admission et d'échappement, à partir de la zone constituant les pontets inter-soupapes jusqu'à la partie supérieure de la culasse à travers une chambre d'eau. Ces inserts permettent de transporter une partie de la chaleur accumulée au niveau des pontets inter-soupapes par conduction le long de l'insert. L'efficacité de la conduction de la 2906571 -3 chaleur hors de la culasse est augmentée en plaçant un fluide à forte chaleur latente d'évaporation dans une cavité formée dans l'insert. Un échange de chaleur se produit alors avec l'eau contenue dans la chambre d'eau traversée et avec l'air à 5 l'extrémité de la tige située à l'extérieur de la culasse. Cependant, la quantité de chaleur transportée s'avère insuffisante pour des moteurs à forts rendements, où il faudrait agrandir et approcher la chambre d'eau de la face feu, solution qui comme il a été exposé précédemment n'est pas 10 satisfaisante en raison de la réduction des dimensions du moteur ainsi que des risques d'ébullition. L'invention vise à améliorer les systèmes de l'art antérieur et se propose de remédier à leurs inconvénients, et en particulier d'éviter que des fissures ne se propagent jusqu'à 15 une chambre d'eau de refroidissement entraînant une fuite dans la culasse et un disfonctionnement moteur. On propose une culasse pour moteur à combustion interne comprenant au moins un insert s'étendant sous un pontet avec au moins une de ses extrémités débouchant dans 20 une chambre d'eau afin qu'un fluide de refroidissement puisse circuler dans cet insert. Le fluide de refroidissement peut ainsi circuler au plus près de la face feu afin d'obtenir un refroidissement accru. Selon une caractéristique de l'invention, l'insert est relié à 25 une première chambre d'eau qui est placée autour d'un puits d'injecteur et à une deuxième chambre. Selon une autre caractéristique, les première et deuxième extrémités de l'insert sont reliées respectivement à une première et à une deuxième partie de la chambre d'eau.One solution is to increase the width of the inter-valve saddles but has the disadvantage of increasing the engine dimensions, which goes against the current trend of reducing the size of the engines. Other solutions propose to modify the material in which the cylinder heads are made. For example, it is proposed to use a high-strength aluminum alloy, or to improve the mechanical properties of the standard alloy. It is thus proposed to increase the casting cooling rate locally to obtain a micro-structure that is finer and free of microporosities or to optimize the heat treatment. These two types of solutions are particularly expensive and do not lend themselves well to the manufacture of engines for motor vehicles in mass production. Other solutions propose to modify the position of the water chamber in order to obtain a better cooling of the bridges and in particular to bring it closer to the fire face. However, by bringing the water chambers closer to the fire side in order to gain efficiency, problems of boiling of the water present in these chambers occur and can lead to the destruction of the cylinder heads because of the resulting overpressures. Yet another solution is to have metal type inserts between the valve seats. This is particularly the case of the system described in patent JP55043210 25 in which metal inserts extend vertically between the intake and exhaust ducts, from the area constituting the inter-valve bridges to the part top of the breech through a chamber of water. These inserts can transport some of the heat accumulated at the interval valve bridges by conduction along the insert. The efficiency of the conduction of the heat off the cylinder head is increased by placing a high latent heat of evaporation fluid in a cavity formed in the insert. Heat exchange then occurs with the water contained in the water chamber traversed and with the air at the end of the rod located outside the cylinder head. However, the amount of heat transported is insufficient for high efficiency engines, where it would be necessary to enlarge and approach the water chamber of the fire side, solution which as previously discussed is not satisfactory because engine size reduction and boiling hazards. The invention aims to improve the systems of the prior art and proposes to overcome their disadvantages, and in particular to prevent cracks from propagating to a cooling water chamber causing a leak in the cylinder head and engine malfunction. There is provided a cylinder head for an internal combustion engine comprising at least one insert extending under a bridge with at least one of its ends opening into a water chamber so that a cooling fluid can circulate in this insert. The cooling fluid can circulate closer to the fire side to obtain increased cooling. According to a feature of the invention, the insert is connected to a first water chamber which is placed around an injector well and to a second chamber. According to another characteristic, the first and second ends of the insert are respectively connected to a first and a second part of the water chamber.

30 Selon une autre caractéristique de l'invention, la section de l'insert est dimensionnée en fonction de la quantité de 2906571 -4 chaleur à évacuer. Cela peut permettre de réduire les dimensions du moteur au maximum tout en évacuant convenablement la chaleur de la culasse. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'insert est 5 réalisé dans un matériau présentant une résistance thermomécanique plus grande que le matériau dans lequel la culasse est réalisée et/ou dans un matériau présentant des coefficients de dilatation proche du matériau dans lequel la culasse est réalisée. Ces inserts peuvent alors résister à des 10 chaleurs plus intenses que le reste de la culasse tout en ne risquant pas de faire craquer le reste de la culasse dans laquelle l'insert est placé. Une autre caractéristique avantageuse consiste à réaliser un traitement de surface sur l'insert afin d'améliorer l'accroche 15 du matériau de la culasse lors de la coulée. On peut aussi réaliser un insert d'une forme qui augmente la surface d'échange de chaleur entre les inserts et la culasse. On propose également un procédé de fabrication de culasse pour moteur à combustion interne. Celui-ci comprend 20 les étapes de réaliser de réaliser des noyaux pour obtenir les différents évidements de la culasse et notamment des chambres d'eau, de placer les noyaux à l'endroit désiré dans le moule, d'assembler des inserts entre les noyaux par leurs extrémités pour qu'ils soient situés après la coulée à l'endroit 25 désiré sous les pontets inter-soupapes et que leurs extrémités soient obstruées complètement par les noyaux, de fermer le moule et de réaliser la coulée du matériau formant la culasse dans le moule, d'ouvrir ou de casser le moule après solidification du matériau coulé et d'évacuer le sable de la 30 culasse. 2906571 - 5 Selon une autre caractéristique de ce procédé de fabrication de la culasse, on réalise un traitement de surface des inserts avant leur assemblage sur les noyaux permettant d'accroître les transfert de chaleur entre culasse et insert.According to another characteristic of the invention, the section of the insert is dimensioned according to the amount of heat to be discharged. This can reduce engine size to the maximum while properly removing heat from the cylinder head. According to another characteristic of the invention, the insert is made of a material having a thermomechanical resistance greater than the material in which the yoke is made and / or in a material having expansion coefficients close to the material in which the breech is realized. These inserts can then withstand more intense heat than the rest of the breech while not risking cracking the rest of the breech in which the insert is placed. Another advantageous feature consists in carrying out a surface treatment on the insert in order to improve the grip of the material of the cylinder head during casting. It is also possible to make an insert of a shape that increases the heat exchange surface between the inserts and the cylinder head. There is also provided a method of manufacturing a cylinder head for an internal combustion engine. This comprises the steps of realizing nuclei to obtain the different recesses of the cylinder head and especially the water chambers, to place the nuclei at the desired location in the mold, to assemble inserts between the cores by their ends so that they are located after casting at the desired location under the inter-valve bridges and that their ends are completely obstructed by the cores, close the mold and perform the casting of the material forming the breech in the mold, to open or break the mold after solidification of the cast material and to remove the sand from the cylinder head. According to another characteristic of this method of manufacturing the cylinder head, a surface treatment of the inserts is carried out before their assembly on the cores making it possible to increase the heat transfer between the cylinder head and the insert.

5 On propose également un moteur comprenant une culasse selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante du mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec 10 les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de la face feu d'une culasse de moteur à combustion interne qui présente des fissures de fatigue thermomécaniques; - la figure 2 est une vue en coupe selon un plan 15 sensiblement parallèle à la face feu d'une culasse dans lequel un insert métallique met en relation deux parties d'une chambre d'eau issues d'un noyau sable selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe selon l'axe III-III d'une culasse selon l'invention ; 20 - la figure 4 est une vue en coupe selon l'axe IV-IV d'une culasse selon l'invention. Dans la description qui va suivre, il est entendu que le terme culasse 1 doit être interprété comme la partie de la culasse recouvrant un cylindre. Par ailleurs, le terme noyau 25 désigne un composant de moule réalisé en sable permettant de réaliser des évidements intérieurs d'une pièce moulée en les plaçant dans le moule à l'endroit désiré avant le fermeture du moule et la coulée de la pièce. Enfin, il est entendu que la chambre d'eau peut contenir tout fluide de refroidissement 30 autre que l'eau. 2906571 -6 Sur la figure 1 est représentée une face feu d'une culasse 1 de moteur à combustion interne qui présente des fissures de fatigue thermomécanique. Cette culasse 1 comprend un puit d'injecteur 2, disposé sensiblement au centre de la face feu et 5 des conduits 3 débouchant sur la face feu, disposés autour du puit d'injecteur 2. Ces conduits 3 comprennent des conduits d'admission et d'échappement et sont obstrués par intermittence par des soupapes non représentées. Comme représenté à la figure 1, ces conduits 3 sont généralement 10 disposés autour du puit d'injecteur 2 à la fois à égale distance de celui-ci, et à la fois situés à égale distance des uns des autres autour du puits d'injecteur 2. Ces conduits 3 peuvent être en nombre pair ou impair. Notamment, ces conduits 3 peuvent être au nombre de 2, 3, 4 ou 5 sans toutefois être 15 limité en nombre, hormis pour des raisons d'encombrement. La culasse 1 peut aussi comprendre un puit de bougie 4 disposé notamment sur la périphérie de celle-ci comme représenté sur la figure. Des fissures sont représentés dans une zone désignée comme étant les pontets inter-soupapes 5. Cette zone 20 5 se situe entre les conduits 3. Ces fissures apparaissent généralement en raison de niveaux de température locale et/ou de gradients de température élevés dans la région de la face feu qui induisent de fortes contraintes thermomécaniques. Ces fissures peuvent se propager sur toute l'étendue des pontets 5 25 en surface mais avec le temps ou avec l'augmentation des contraintes, ces fissures se propagent également en profondeur dans la culasse 1 avec le risque d'atteindre une chambre d'eau dont la fonction est de refroidir la culasse 1. En atteignant la chambre d'eau, ces fissures risquent d'entraîner un 30 disfonctionnement du moteur. 2906571 -7 Sur la figure 2 est représentée une vue en coupe selon un plan sensiblement parallèle à la face feu d'une culasse 1 selon l'invention permettant d'éviter ce phénomène. La culasse 1 comprend un puit d'injecteur 2, des conduits 3, un puit de 5 bougie 4, et des pontets inter-soupapes 5 de manière analogue à la culasse 1 représentée à la figure 1. Sur cette vue en coupe, sont également visibles une chambre d'eau 6 et des inserts 7. La chambre d'eau 6 peut être disposée autour du puit 10 d'injecteur 2. Cette chambre 6 peut être obtenue par introduction d'au moins un noyau dans le moule de coulée de la culasse 1. Les inserts 7 sont disposés sous les pontets inter-soupapes 5. Ces inserts 7 s'étendent généralement selon une 15 direction sensiblement radiale de la culasse 1 avec au moins une de leurs extrémités débouchant dans au moins une chambre d'eau 6. Ces inserts 7 sont creux pour pouvoir y faire circuler de l'eau destinée à refroidir les pontets 5. Ces inserts 7 sont réalisés dans un matériau plus résistant que le matériau 20 utilisé pour réaliser la culasse 1. Celui-ci doit aussi pouvoir de préférence être extrudé et présenter un coefficient de dilatation proche de celui du matériau dans lequel est réalisé la culasse 1. Lorsque celle-ci est réalisée en alliage d'aluminium, les inserts 7 peuvent être par exemple réalisés en acier 25 austénitique. Ils peuvent également être réalisés dans un alliage d'aluminium plus résistant que l'alliage d'aluminium utilisé pour la culasse. Ces alliages peuvent être obtenus en réalisant une microstructure plus fine ou en optimisant le traitement thermique par exemple.There is also provided a motor comprising a cylinder head according to the invention. Other characteristics and advantages of the invention will become clear from reading the following description of the nonlimiting embodiment thereof, in conjunction with the appended drawings, in which: FIG. 1 is a view of the face fire of an internal combustion engine cylinder head which exhibits thermomechanical fatigue cracks; - Figure 2 is a sectional view along a plane 15 substantially parallel to the fire side of a cylinder head in which a metal insert connects two parts of a water chamber from a sand core according to the invention ; Figure 3 is a sectional view along the axis III-III of a cylinder head according to the invention; - Figure 4 is a sectional view along the axis IV-IV of a cylinder head according to the invention. In the following description, it is understood that the term cylinder head 1 must be interpreted as the part of the cylinder head covering a cylinder. On the other hand, the term core refers to a mold component made of sand making it possible to make internal recesses of a molded part by placing them in the mold at the desired location before closing the mold and casting the part. Finally, it is understood that the water chamber may contain any cooling fluid other than water. FIG. 1 shows a fire side of a cylinder head 1 of an internal combustion engine which exhibits thermomechanical fatigue cracks. This cylinder head 1 comprises a well of injector 2, disposed substantially in the center of the fire side and 5 of the ducts 3 opening on the fire side, arranged around the well of injector 2. These ducts 3 comprise intake ducts and d exhaust and are intermittently obstructed by valves not shown. As shown in FIG. 1, these ducts 3 are generally arranged around the injector well 2 at the same time at an equal distance from it, and at the same time located at equal distances from one another around the injector well. 2. These ducts 3 can be in even or odd numbers. In particular, these ducts 3 may be 2, 3, 4 or 5 but not limited in number, except for reasons of space. The cylinder head 1 may also comprise a candle well 4 disposed in particular on the periphery thereof as shown in the figure. Cracks are shown in an area designated as the interval valve bridges 5. This zone 5 is located between the ducts 3. These cracks generally occur due to local temperature levels and / or high temperature gradients in the region. of the fire side which induce strong thermomechanical stresses. These cracks can spread over the entire surface of the bridges, but over time or with increasing stress these cracks also propagate deep into the cylinder head 1 with the risk of reaching a water chamber. whose function is to cool the cylinder head 1. By reaching the water chamber, these cracks may cause a malfunction of the engine. In Figure 2 is shown a sectional view in a plane substantially parallel to the fire side of a cylinder head 1 according to the invention to prevent this phenomenon. The cylinder head 1 comprises an injector well 2, ducts 3, a spark plug well 4, and inter-valve bridges 5 similarly to the cylinder head 1 shown in FIG. 1. In this cross-sectional view, visible a water chamber 6 and inserts 7. The water chamber 6 can be arranged around the well 10 injector 2. This chamber 6 can be obtained by introducing at least one core in the casting mold of the cylinder head 1. The inserts 7 are arranged under the inter-valve bridges 5. These inserts 7 extend generally in a substantially radial direction of the cylinder head 1 with at least one of their ends opening into at least one water chamber 6. These inserts 7 are hollow in order to circulate water for cooling the bridges 5. These inserts 7 are made of a stronger material than the material 20 used to make the cylinder head 1. It must also be able to preferably be extruded and enter a coefficient of expansion close to that of the material in which the cylinder head 1 is made. When this is made of aluminum alloy, the inserts 7 may for example be made of austenitic steel. They can also be made of an aluminum alloy stronger than the aluminum alloy used for the cylinder head. These alloys can be obtained by producing a finer microstructure or by optimizing the heat treatment for example.

30 Les inserts 7 peuvent être rectilignes, ou bien présenter au moins une partie coudée ou courbe afin de passer au plus 2906571 -8 près de la face feu tout en ayant une chambre d'eau 6 qui est située en retrait de celle-ci. Ces inserts 7 peuvent être obtenus par ceintrage. La figure 3 est une vue en coupe selon l'axe III-III d'une 5 culasse 1 selon l'invention. Sur cette figure est représenté le positionnement d'un insert 7 par rapport à une chambre d'eau 6, représentée en transparence et qui est située autour du puit d'injecteur 2. Sur cette figure sont également représentés deux conduits 3 entre lesquels se situe un pontet inter-soupapes 5.The inserts 7 may be rectilinear, or may have at least one bent or curved portion to pass at most 2906571 -8 near the fire face while having a water chamber 6 which is set back from it. These inserts 7 can be obtained by belching. Figure 3 is a sectional view along the axis III-III of a yoke 1 according to the invention. In this figure is represented the positioning of an insert 7 relative to a water chamber 6, shown in transparency and which is located around the well of injector 2. In this figure are also shown two ducts 3 between which is located an inter-valve bridge 5.

10 En liaison avec la figure 2, on peut effectivement observer que l'insert 7 se prolonge sous le pontet 5 alors que la chambre d'eau 6 est décalée et placée dans la zone centrale de la culasse 1, autour du puit d'injecteur 2, au lieu de se trouver sous le pontet 5 à proximité de la face feu. L'eau circule dans 15 ces inserts 7 jusqu'à une seconde chambre d'eau ou une seconde partie de chambre d'eau, non représentée. Cette eau suit ensuite un cycle dans et/ou hors de la culasse pour retourner dans la première chambre d'eau 6. Grâce à l'utilisation de ces inserts 7, il est possible de 20 faire passer de l'eau plus près de la face feu que dans le cas de culasses comprenant des chambres d'eau classiques tout en évitant le risque d'endommagement de la culasse 1 par ébullition. Un autre avantage de l'utilisation de ces inserts 7 dans la 25 culasse 1, est de permettre le refroidissement des pontets 5 dans le cas d'architectures dites à 90 où les conduits d'admission et d'échappement proviennent respectivement d'une même face longitudinale de la culasse 1 rendant l'intégration de chambre d'eau difficile par manque de place.With reference to FIG. 2, it can indeed be observed that the insert 7 extends under the bridge 5 while the water chamber 6 is shifted and placed in the central zone of the cylinder head 1, around the injector well. 2, instead of being under the trigger guard 5 near the fire side. Water flows in these inserts 7 to a second water chamber or a second water chamber portion, not shown. This water then follows a cycle in and / or out of the cylinder head to return to the first water chamber 6. Through the use of these inserts 7, it is possible to pass water closer to the water chamber. fire side than in the case of cylinder heads comprising conventional water chambers while avoiding the risk of damaging the cylinder head 1 by boiling. Another advantage of the use of these inserts 7 in the cylinder head 1 is to allow the cooling of the bridges 5 in the case of so-called 90 architectures where the intake and exhaust ducts respectively come from the same longitudinal side of the cylinder head 1 making the integration of water chamber difficult for lack of space.

30 Ces architectures à 90 permettent de réaliser des moteurs plus performants en terme de consommation et en pollution en 2906571 -9 rendant la répartition du mélange de combustible dans la chambre de combustion plus homogène. La présence de ces inserts 7 permet de s'affranchir des problèmes de fuite d'eau rencontrés avec les culasses de type 5 classique. En effet, lorsqu'une fissure se propage en profondeur dans la culasse 1 sous le pontet 5, celle-ci rencontre sur son chemin un insert 7 réalisé dans un matériau plus résistant que la culasse 1. La propagation de cette fissure sera stoppée ou bien détournée. Cependant, si elle continue de 10 se propager, il n'y aura pas de communication entre l'eau de la chambre 6 et la chambre de combustion, l'insert 7 assurant l'étanchéité. Sur la figure 4 est représentée une vue en coupe d'une culasse 1 transversalement à la face feu selon un deuxième 15 plan de coupe IV-IV de l'invention. Sur cette figure, on observe la mise en relation de deux parties d'une même chambre d'eau 6 par un insert 7. Ici l'insert 7 remplace une partie de la chambre d'eau 6 pour faire le lien entre deux parties de celle-ci dans les zones de la culasse 1 où 20 les contraintes thermomécaniques sont élevées. Ces parties de la chambre d'eau 6 sont disposées de part et d'autre d'un pontet inter-soupapes 5. L'insert 7 est alors situé sous ce pontet 5 afin d'y faire circuler de l'eau entre les deux parties de la chambre 6 pour refroidir la face feu du pontet 5.These 90 architectures make it possible to produce more efficient engines in terms of consumption and pollution by making the distribution of the fuel mixture in the combustion chamber more homogeneous. The presence of these inserts 7 makes it possible to overcome the problems of water leakage encountered with conventional cylinder heads 5. Indeed, when a crack propagates deep in the yoke 1 under the bridge 5, it meets on its way an insert 7 made of a stronger material than the yoke 1. The propagation of this crack will be stopped or diverted. However, if it continues to propagate, there will be no communication between the water of the chamber 6 and the combustion chamber, the insert 7 sealing. In Figure 4 is shown a sectional view of a yoke 1 transversely to the fire side according to a second section plane IV-IV of the invention. In this figure, we observe the connection of two parts of the same water chamber 6 by an insert 7. Here the insert 7 replaces part of the water chamber 6 to make the connection between two parts of the water chamber 6. this one in the zones of the cylinder head 1 where the thermomechanical stresses are high. These parts of the water chamber 6 are arranged on either side of an inter-valve bridge 5. The insert 7 is then located under the bridge 5 in order to circulate water between the two parts of the chamber 6 to cool the fire side of the bridge 5.

25 Le refroidissement des pontets 5 est amélioré en approchant l'eau au plus près de la face feu sans que des problèmes d'ébullition ne risquent de détériorer la culasse 1. En effet, les inserts 7 offrent une meilleure tenue en cas d'ébullition. Les inserts 7 sont réalisés en acier austénitique ou 30 dans tout autre matériau qui présentent à la fois des caractéristiques de résistance thermomécanique supérieures à 2906571 -10-celle du matériau de la culasse et suffisantes pour les applications envisagées et à la fois des coefficients de dilation thermique proches de ceux du matériau constituant la culasse 1. Ces inserts 7 peuvent alors être également réalisés en 5 alliage d'aluminium ayant subi un traitement thermique ou à microstructure plus fine que celle de l'alliage constituant la culasse 1. Les inserts 7 sont préformés en fonction de l'utilisation et des performances de refroidissement désirées. En particulier, on adapte les dimensions de la section de ces 10 inserts 7 suivant le besoin en débit et en pression du circuit d'eau. Pour obtenir une telle culasse 1, on commence par réaliser les noyaux permettant d'obtenir les différentes parties de la chambre d'eau 6. Puis, on les place à l'endroit désiré 15 dans le moule de la culasse 1. Ensuite, on place les inserts 7 entre les noyaux de manière à ce qu'ils soient situés à l'endroit désiré sous le pontet 5, en terme de distance de la face feu notamment. Le procédé se poursuit par l'assemblage des inserts 7 par leurs extrémités aux noyaux dans la position que 20 l'on souhaite qu'ils conservent après la coulée et de manière à ce que les extrémités soient totalement obstrués par les noyaux. Cet assemblage se fait notamment par collage. Ensuite, on ferme le moule et on réalise l'étape de coulée du matériau dans le moule, le matériau s'écoulant tout autour des 25 noyaux ainsi que des inserts 7 sans pour autant y pénétrer puisque leurs extrémités sont obstruées par les noyaux. Ensuite, après solidification du matériau dans le moule, on procède à l'ouverture ou au bris du moule puis à l'évacuation du sable de la culasse 1. L'insert 7 reste alors emprisonné dans 30 le matériau coulé et on obtient ainsi des chambres d'eau 6 reliées à chacune des autres par au moins un insert 7. 2906571 - 11 - Selon un variante de réalisation de la culasse 1, on ajoute une étape dans le procédé de fabrication de la culasse 1 afin d'obtenir un meilleur transfert de chaleur entre la culasse 1 et les inserts 7 et donc l'eau y circulant. Pour cela, on réalise un 5 traitement de surface pour accroître le contact entre la culasse 1 et les inserts 7. Celui-ci peut intervenir au moment de l'étape de préformation des inserts 7 ou bien ultérieurement avant la coulée du matériau dans le moule. Ce traitement de surface peut avantageusement consister en des dépôts de surface qui 10 améliorent l'accroche du matériau lors de la coulée. On peut aussi réaliser une forme qui augmente la surface de contact entre les inserts 7 et la culasse 1. On peut ainsi ménager des stries sur la surface des inserts 7 ou bien encore des convexités ou concavités qui augmenteraient la surface externe 15 des parois de l'insert 7. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.The cooling of the bridges 5 is improved by bringing the water closer to the fire face without boiling problems that may deteriorate the cylinder head 1. In fact, the inserts 7 offer better resistance when boiling. . The inserts 7 are made of austenitic steel or any other material which have both thermomechanical strength characteristics superior to the material of the yoke and sufficient for the intended applications and both expansion coefficients. These inserts 7 may then also be made of aluminum alloy having undergone a heat treatment or microstructure finer than that of the alloy constituting the cylinder head 1. The inserts 7 are preformed according to the desired use and cooling performance. In particular, the dimensions of the section of these inserts 7 are adapted according to the flow and pressure requirements of the water circuit. To obtain such a cylinder head 1, it is first possible to make the cores making it possible to obtain the different parts of the water chamber 6. Then, they are placed at the desired location 15 in the mold of the cylinder head 1. Then, place the inserts 7 between the cores so that they are located at the desired location under the bridge 5, in terms of distance from the fire side in particular. The process is continued by assembling inserts 7 at their ends to the cores in the desired position they retain after casting and so that the ends are completely blocked by the cores. This assembly is done by gluing. Then, the mold is closed and the casting step of the material in the mold, the material flowing all around the cores and inserts 7 without penetrating since their ends are obstructed by the cores. Then, after solidification of the material in the mold, the mold is opened or broken and the sand of the cylinder head 1 is then discharged. The insert 7 then remains trapped in the cast material, and thus the water chambers 6 connected to each other by at least one insert 7. According to an alternative embodiment of the cylinder head 1, a step is added in the manufacturing process of the cylinder head 1 to obtain a better heat transfer between the cylinder head 1 and the inserts 7 and thus the water circulating therein. For this purpose, a surface treatment is carried out to increase the contact between the yoke 1 and the inserts 7. This can take place at the time of the pre-forming step of the inserts 7 or further before the casting of the material in the mold. . This surface treatment may advantageously consist of surface deposits which improve the grip of the material during casting. It is also possible to produce a shape that increases the contact surface between the inserts 7 and the yoke 1. It is thus possible to provide ridges on the surface of the inserts 7 or else convexities or concavities which would increase the external surface of the walls of the lining. Of course, many modifications can be made to the invention without departing from the scope thereof.

Claims

1) cylinder head (1) for an internal combustion engine comprising ducts (3), at least one inter-valve bridge (5) located between these ducts (3), at least one water chamber (6) and at least one metal insert (7) characterized in that the insert (7) extends under the bridge (5) with at least one of its ends opening into the water chamber (6) so that a cooling fluid can circulate in this insert (7).

2) Cylinder head (1) for an internal combustion engine according to claim 1 characterized in that the insert (7) is connected to a first water chamber (6) placed around an injector well (2) and to a second room.

3) Cylinder head (1) for an internal combustion engine according to claim 1 characterized in that the first and second ends of the insert (7) are respectively connected to a first and a second part of the water chamber (6). )

4) Cylinder head (1) for an internal combustion engine according to one of claims 1 to 3 characterized in that the insert (7) is made of a material having a thermomechanical resistance greater than the material in which the cylinder head (1 ) is made and / or in a material having expansion coefficients close to the material in which the yoke (1) is made.

5) Cylinder head (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the insert (7) comprises surface treatments to improve the grip of the material of the cylinder head (1) when of his casting. 2906571 -13-

6) Cylinder head (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 characterized in that the insert (7) has a shape increasing the surface 5 of heat exchange between the inserts (7) and the breech (1).

7) A method of manufacturing cylinder head (1) for an internal combustion engine characterized in that it comprises the steps of making cores to obtain the different recesses of the cylinder head (1) and in particular the water chambers 10 (6) placing the cores at the desired location in the mold, assembling inserts (7) between the cores by their ends so that they are located after the casting at the desired location under the inter-valve bridges (5). ) and that their ends are completely blocked by the cores, to close the mold and to cast the material forming the yoke (1) in the mold, to open or break the mold after solidification of the cast material and to remove the sand from the cylinder head (1).

8) Process for manufacturing a cylinder head (1) for an internal combustion engine according to claim 7, characterized in that a surface treatment of the inserts (7) is carried out before their assembly on the cores making it possible to increase the transfer of heat between cylinder head (1) and insert (7).

9) Engine comprising a yoke (1) according to one of claims 1 to 6.