FR2929331A1

FR2929331A1 - Engine i.e. combustion engine, for motor vehicle, has intake block comprising central portion including wall common with combustion chamber, and heat transfer device for transferring heat from wall towards cooling duct

Info

Publication number: FR2929331A1
Application number: FR0851921A
Authority: FR
Inventors: Robert Yu; Nicolas Chauris
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-02
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: FR2929331B1

Abstract

The engine has an intake block (1) placed at the top of a cylinder block (2) so as to form a combustion chamber (3). The intake block has intake and exhaust ducts (4, 5) connected to the chamber, and a central portion (8) i.e. intervalve portion, extended between the ducts. The central portion has a wall common with the chamber, and encloses a cooling duct (9) for circulating a cooling fluid. The central portion has a heat transfer device (10) e.g. heat pipe, for transferring heat from the wall towards the cooling duct.

Description

Moteur de véhicule comprenant un dispositif de refroidissement de la zone inter-soupapes Vehicle engine comprising a cooling device for the inter-valve zone

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de l'automobile, et plus particulièrement le refroidissement des moteurs à combustion pour véhicules automobiles. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of automobiles, and more particularly to the cooling of combustion engines for motor vehicles.

ETAT DE LA TECHNIQUE Le fonctionnement d'un moteur à combustion se déroule en cycles successifs comprenant notamment une phase de combustion qui se répète au cours du temps et qui impose de fortes contraintes aux pièces composant le moteur. En particulier, les combustions répétées surchauffent les pièces à proximité de la zone de combustion, telles que les pièces mobiles proches de la chambre de combustion (soupapes, cylindres, pistons, etc.) mais également les pièces fixes du moteur qui forment la paroi de la chambre à combustion. Ces pièces soumises à de fortes contraintes thermiques doivent être refroidies de manière à les maintenir à une température régulière et adaptée, typiquement inférieure à 250°C. Le dépassement de cette température limite peut dégrader la tenue mécanique du moteur, et entrainer en particulier des fissurations. Dans le moteur, le bloc d'admission qui est destiné à coiffer le bloc cylindre de manière à former la chambre à combustion, comprend en particulier un certain nombre de zones chaudes, c'est-à-dire des zones soumises à de fortes contraintes thermiques pendant le cycle de combustion. Pour refroidir ces pièces fixes du moteur, on crée une circulation du fluide de refroidissement autour des zones chaudes. Le dimensionnement du circuit de refroidissement passe par conséquent par des calculs complexes de l'écoulement, couplés à des calculs de conduction thermique dans les masses métalliques constituant le moteur, tel que le bloc d'admission. Des études expérimentales doivent aussi être menées pour vérifier les différents calculs numériques. Or, ces calculs et essais sont lourds, coûteux en temps et en argent, et malheureusement pas toujours concluants. Une zone du bloc d'admission qu'il est critique de refroidir est la partie centrale qui s'étend entre les conduits d'admission et les conduits d'échappement, que l'on appelle également portion inter-soupapes ou pontet inter-soupapes. Cette portion inter-soupapes a une partie qui forme une paroi de la chambre de combustion, et est est par conséquent soumise à de fortes densités de flux de chaleur. Outre l'échauffement local de cette portion centrale qui peut dégrader le moteur, il est créé un fort gradient thermique entre la portion inter-soupapes et le reste du bloc d'admission. Il est donc impératif de refroidir cette portion inter- soupapes, ce qui est actuellement fait par des noyaux d'eau, qui consistent en particulier en un conduit de refroidissement couplé au circuit de refroidissement du moteur pour la circulation du fluide de refroidissement. Toutefois, les noyaux d'eau ne peuvent aller suffisamment proche de la paroi de la chambre de combustion en raison du manque d'espace entre les conduits d'admission et d'échappement du bloc d'admission ce qui limite la régulation thermique de la portion inter-soupapes qui s'avère souvent insuffisante. Un but de la présente invention est de proposer un moteur de véhicule permettant de résoudre l'un au moins des inconvénients précités. En particulier un but de la présente invention est de proposer un moteur de véhicule permettant de réguler de manière simple et efficace les perturbations thermiques dues aux cycles de combustion successifs du moteur. STATE OF THE ART The operation of a combustion engine takes place in successive cycles including in particular a combustion phase which repeats over time and which imposes high stresses on the parts making up the engine. In particular, the repeated combustions overheat the parts near the combustion zone, such as moving parts near the combustion chamber (valves, cylinders, pistons, etc.) but also the fixed parts of the engine which form the wall of the combustion chamber. the combustion chamber. These parts subjected to high thermal stresses must be cooled so as to maintain them at a regular and suitable temperature, typically less than 250 ° C. Exceeding this limit temperature can degrade the mechanical strength of the engine, and cause in particular cracks. In the engine, the intake block which is intended to cap the cylinder block so as to form the combustion chamber, comprises in particular a number of hot zones, that is to say areas subjected to high stress during the combustion cycle. To cool these fixed parts of the engine, it creates a flow of cooling fluid around the hot areas. The design of the cooling circuit therefore passes through complex calculations of the flow, coupled with thermal conduction calculations in the metal masses constituting the motor, such as the intake block. Experimental studies must also be conducted to verify the different numerical calculations. However, these calculations and tests are heavy, costly in time and money, and unfortunately not always conclusive. An area of the intake block that is critical to cool is the central portion that extends between the intake ducts and the exhaust ducts, also called inter-valve portion or inter-valve bridge . This inter-valve portion has a portion that forms a wall of the combustion chamber, and is therefore subjected to high heat flow densities. In addition to the local heating of this central portion which can degrade the engine, a strong thermal gradient is created between the inter-valve portion and the remainder of the intake block. It is therefore imperative to cool this inter-valve portion, which is currently done by water cores, which consist in particular of a cooling duct coupled to the engine cooling circuit for the circulation of the cooling fluid. However, the water cores can not go sufficiently close to the wall of the combustion chamber because of the lack of space between the intake and exhaust ducts of the intake block which limits the thermal regulation of the combustion chamber. inter-valve portion which is often insufficient. An object of the present invention is to provide a vehicle engine for solving at least one of the aforementioned drawbacks. In particular an object of the present invention is to provide a vehicle engine for regulating in a simple and effective manner the thermal disturbances due to successive combustion cycles of the engine.

EXPOSE DE L'INVENTION A cette fin, on propose un moteur de véhicule comprenant un bloc-cylindres et un bloc d'admission destiné à coiffer le bloc-cylindres de manière à former une chambre à combustion, le bloc d'admission comprenant : - au moins un conduit d'admission relié à la chambre à combustion, - au moins un conduit d'échappement relié à la chambre à combustion, - une portion centrale s'étendant entre le conduit d'admission et le conduit d'échappement et ayant une paroi commune avec la chambre à combustion, la portion centrale enfermant au moins un conduit de refroidissement pour la circulation d'un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que la portion centrale comprend en outre au moins un dispositif de transfert thermique pour assurer un transfert de chaleur de la paroi de la portion centrale commune à la chambre de combustion vers le conduit de refroidissement. SUMMARY OF THE INVENTION To this end, there is provided a vehicle engine comprising a cylinder block and an intake block for covering the cylinder block so as to form a combustion chamber, the intake block comprising: at least one intake duct connected to the combustion chamber; at least one exhaust duct connected to the combustion chamber; a central portion extending between the intake duct and the exhaust duct and having a wall common with the combustion chamber, the central portion enclosing at least one cooling duct for the circulation of a cooling fluid, characterized in that the central portion further comprises at least one heat transfer device to ensure a transfer heat of the wall of the central portion common to the combustion chamber to the cooling duct.

Des aspects préférés mais non limitatifs de ce moteur de véhicule sont les suivants : - le dispositif de transfert thermique comprend des moyens pour assurer un transfert de chaleur par transition de phase d'un fluide ; - le dispositif de transfert thermique comprend une enceinte s'étendant depuis la paroi commune à la chambre de combustion vers le conduit de refroidissement ; - l'enceinte comprend une paroi à proximité immédiate de la paroi commune à la chambre de combustion ; - l'enceinte a une forme sensiblement cylindrique ; - le dispositif de transfert thermique comprend en outre un conduit permettant l'introduction du fluide dans l'enceinte, et une mise sous vide de l'enceinte ; - l'enceinte et le conduit formant le dispositif de transfert thermique sont directement moulés dans la portion centrale du bloc d'admission ; - le moteur comprend en outre un dispositif de mise en opération du dispositif de transfert thermique, le dispositif de mise en opération comprenant un premier conduit traversant destiné à être couplé au conduit du dispositif de transfert thermique, un deuxième conduit relié au premier conduit et permettant l'introduction d'un fluide dans l'enceinte du dispositif de transfert thermique, et un troisième conduit relié au premier conduit et permettant la mise sous vide du dispositif de transfert thermique ; - le dispositif de transfert thermique comprend outre un moyen de fermeture pour fermer hermétiquement l'enceinte, le moyen de fermeture étant formé pour coulisser depuis le premier conduit du dispositif de mise sous vide jusque dans le conduit du dispositif de transfert thermique ; - le conduit de refroidissement comprend une pluralité d'ailettes pour augmenter les échanges thermiques entre le dispositif de transfert thermique et le conduit de refroidissement ; - le conduit de refroidissement est agencé pour entourer au moins partiellement le dispositif de transfert thermique. Preferred but non-limiting aspects of this vehicle engine are the following: the heat transfer device comprises means for providing heat transfer by phase transition of a fluid; - The heat transfer device comprises a chamber extending from the common wall to the combustion chamber to the cooling duct; the enclosure comprises a wall in the immediate vicinity of the wall common to the combustion chamber; the enclosure has a substantially cylindrical shape; - The heat transfer device further comprises a conduit for introducing the fluid into the chamber, and a vacuum of the chamber; the enclosure and the duct forming the heat transfer device are directly molded into the central portion of the intake block; the engine further comprises a device for operating the thermal transfer device, the operating device comprising a first through conduit intended to be coupled to the conduit of the thermal transfer device, a second conduit connected to the first conduit and allowing introducing a fluid into the enclosure of the heat transfer device, and a third conduit connected to the first conduit and allowing the heat transfer device to be evacuated; - The heat transfer device further comprises a closure means for sealing the enclosure, the closure means being formed to slide from the first conduit of the vacuum device into the conduit of the heat transfer device; the cooling duct comprises a plurality of fins for increasing the heat exchange between the heat transfer device and the cooling duct; - The cooling duct is arranged to at least partially surround the heat transfer device.

DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue au regard des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur selon un premier mode de réalisation comprenant un moyen de transfert thermique pour favoriser le refroidissement de la portion centrale, dite inter- soupapes, du bloc d'admission du moteur ; - La figure 2 est une représentation schématique d'un moteur selon un deuxième mode de réalisation comprenant un moyen de transfert thermique pour favoriser le refroidissement de la portion centrale, dite inter-soupapes, du bloc d'admission du moteur ; - La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de mise en opération du moyen de transfert thermique utilisé dans un moteur selon l'un des modes de réalisation des figures 1 et 2. DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and should be read with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation of an engine according to a first embodiment comprising a heat transfer means to promote cooling of the central portion, called inter valves, of the engine intake block; - Figure 2 is a schematic representation of an engine according to a second embodiment comprising a heat transfer means to promote cooling of the central portion, said inter-valves, the engine intake block; FIG. 3 is a schematic representation of a device for operating the thermal transfer means used in an engine according to one of the embodiments of FIGS. 1 and 2.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 représente un moteur, plus particulièrement la zone de combustion. Le moteur comprend à cette fin un bloc d'admission 1 et un bloc-cylindres 2. Le bloc-cylindres 2 comprend une cavité de manière à former une chambre de combustion 3 lorsque le bloc d'admission 1 coiffe le bloc-cylindres 2. Le bloc d'admission 1 est une pièce fixe du moteur, relativement massive, qui comprend un ou plusieurs conduits d'admission 4, et un ou plusieurs conduits d'échappement 5. Les conduits d'admission 4 permettent l'introduction dans la chambre de combustion 3 d'un mélange, généralement composé de carburant et d'air, cette admission se faisant par l'ouverture de soupapes d'admission 6 coulissant à l'intérieur des conduits d'admission 4, et par la descente du piston (non représenté) coulissant dans la chambre de combustion 3. Le mélange est ensuite comprimé à l'intérieur de la chambre de combustion 3, les soupapes d'admission 6 ayant été fermées, et le piston coulissant dans la chambre de combustion 3 pour comprimer le mélange jusqu'à un point de compression maximum qui conduit à la phase de combustion très exothermique. C'est notamment au cours de cette phase de combustion que les différentes pièces constituant le moteur subissent des contraintes thermiques importantes. S'en suit ensuite la phase d'échappement au cours de laquelle les soupapes d'échappement 7 qui coulissent à l'intérieur des conduits d'échappement 5, sont ouvertes, la remontée du piston dans la chambre de combustion 3 permettant de chasser les gaz brûlés au cours de la phase de combustion, ces gaz étant évacués par les conduits d'échappement 5. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figure 1 shows a motor, more particularly the combustion zone. The engine comprises for this purpose an intake block 1 and a cylinder block 2. The cylinder block 2 comprises a cavity so as to form a combustion chamber 3 when the intake block 1 caps the cylinder block 2. The intake block 1 is a fixed piece of the engine, relatively massive, which comprises one or more intake ducts 4, and one or more exhaust ducts 5. The intake ducts 4 allow the introduction into the room combustion 3 of a mixture, generally composed of fuel and air, this admission being through the opening of intake valves 6 sliding inside the intake ducts 4, and by the descent of the piston ( not shown) sliding in the combustion chamber 3. The mixture is then compressed inside the combustion chamber 3, the inlet valves 6 having been closed, and the piston sliding in the combustion chamber 3 to compress the mix up to a point of co maximum pressure which leads to the very exothermic combustion phase. It is in particular during this combustion phase that the various parts constituting the engine undergo significant thermal stresses. Then follows the exhaust phase during which the exhaust valves 7 which slide inside the exhaust ducts 5, are open, the rise of the piston in the combustion chamber 3 for hunting the gases burned during the combustion phase, these gases being discharged through the exhaust ducts 5.

Comme on l'a déjà indiqué, la phase de combustion soumet les pièces en contact avec la chambre de combustion à de fortes contraintes thermiques. C'est le cas en particulier de la portion centrale 8 du bloc d'admission, que l'on appelle également portion inter-soupapes ou pontet inter-soupapes, qui forment une partie de la paroi de la chambre de combustion 3. Pour réduire l'échauffement subi par cette portion centrale 8, elle enferme un noyau d'eau, généralement constitué d'un ou plusieurs conduits de refroidissement 9 reliés au circuit de refroidissement du moteur. La portion inter-soupapes 8 enferme en outre un dispositif de transfert thermique 10 qui a pour but d'assurer un transfert de chaleur de la paroi de la portion inter-soupapes 8 commune à la chambre de combustion 3 vers le noyau d'eau ou les conduits de refroidissement 9. As already indicated, the combustion phase subjects the parts in contact with the combustion chamber to high thermal stresses. This is the case in particular of the central portion 8 of the intake block, which is also called inter-valve portion or inter-valve bridge, which form a part of the wall of the combustion chamber 3. To reduce the heating undergone by this central portion 8, it encloses a water core, usually consisting of one or more cooling ducts 9 connected to the engine cooling circuit. The inter-valve portion 8 further encloses a heat transfer device 10 which is intended to ensure a transfer of heat from the wall of the interval valve portion 8 common to the combustion chamber 3 to the water core or cooling ducts 9.

Ce dispositif de transfert thermique 10 vient en complément des moyens de refroidissement 9 pour favoriser la régulation de la température de la portion centrale 8. Ce système de transfert thermique 10 vient en effet en complément du transfert thermique fait par conduction à travers les masses métalliques constituant la portion inter-soupapes 8 du bloc d'admission 1. This heat transfer device 10 complements the cooling means 9 to promote the regulation of the temperature of the central portion 8. This heat transfer system 10 is indeed in addition to the heat transfer made by conduction through the metal masses constituting the inter-valve portion 8 of the intake block 1.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de transfert thermique 10 utilisé est un caloduc, que l'on appelle également tuyau de chaleur ( heat pipe en anglais), qui permet un transport de la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phases d'un fluide (chaleur latente). Un caloduc se présente généralement sous la forme d'une enceinte hermétique qui renferme un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, de préférence en absence de tout autre gaz. Cette enceinte hermétique, généralement longitudinale, est agencée de manière à ce que l'une de ses extrémités soit à proximité de l'élément chaud à refroidir, tandis que l'autre extrémité est à proximité d'un système de refroidissement. Le liquide qui se trouve dans l'enceinte au niveau de l'élément à refroidir chauffe et se vaporise en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par cet élément. La vapeur remonte alors l'enceinte longitudinale du caloduc par différence de pression jusqu'à arriver à l'autre extrémité, au niveau du système de refroidissement, où cette vapeur sera refroidie jusqu'à ce qu'elle se condense pour redevenir à nouveau liquide, et céder ainsi de l'énergie au niveau du système de refroidissement sous forme de chaleur. Un caloduc permet donc de transporter une quantité importante de calories du côté chaud vers le côté froid. Pour que le liquide formé au niveau du système de refroidissement retourne à son point de départ, c'est-à-dire au niveau de l'élément à refroidir, on utilise en général la gravité. Si l'agencement du caloduc ne permet pas d'utiliser la gravité, on utilise alors la capillarité de l'enceinte qui renferme le fluide. On peut pour cela faire appel à des structures composées de mailles ou de poudres métalliques fritées. Il est également possible de réaliser des rainures à l'intérieur du tube constituant le caloduc. According to a preferred embodiment, the heat transfer device 10 used is a heat pipe, also called heat pipe (heat pipe in English), which allows a heat transfer through the principle of heat transfer by heat transfer. phases of a fluid (latent heat). A heat pipe is generally in the form of a hermetic enclosure which encloses a fluid in equilibrium with its gaseous phase and its liquid phase, preferably in the absence of any other gas. This hermetic enclosure, generally longitudinal, is arranged so that one of its ends is close to the hot element to be cooled, while the other end is close to a cooling system. The liquid in the chamber at the level of the element to be cooled heats and vaporizes by storing energy from the heat emitted by this element. The steam then rises the longitudinal enclosure of the heat pipe by pressure difference until reaching the other end, at the cooling system, where the steam will be cooled until it condenses to become liquid again. , and thus give energy to the cooling system in the form of heat. A heat pipe can therefore carry a large amount of calories from the warm side to the cold side. In order for the liquid formed in the cooling system to return to its starting point, that is to say at the level of the element to be cooled, gravity is generally used. If the arrangement of the heat pipe does not allow the use of gravity, then the capillarity of the enclosure which encloses the fluid is used. This can be done using structures composed of meshes or fried metal powders. It is also possible to make grooves inside the tube constituting the heat pipe.

Le bloc d'admission 1 illustré à la figure 1 comprend une portion inter-soupapes 8 qui intègre un caloduc 10 dont le fonctionnement est conforme à ce qui vient d'être présenté. Le caloduc 10 utilisé pour le transfert de chaleur depuis la paroi de la portion centrale 8 commune avec la chambre à combustion 3 vers le système de refroidissement 9 intégré dans la portion centrale peut se présenter sous plusieurs formes. Il est en effet possible d'utiliser un caloduc préfabriqué qui est inséré dans un espace prévu dans la portion centrale 8 du bloc d'admission 1. Une autre solution, qui lui est préférée, consiste à mouler directement le ou les caloducs 10 dans les matières constituant la portion centrale 8 du bloc d'admission 1. Cette solution présente l'avantage d'éliminer la résistance de contact entre le caloduc et la paroi à refroidir, puisque la paroi du caloduc et la paroi à refroidir sont confondues. En outre, puisque le caloduc est réalisé avec les mêmes matériaux que la portion inter-soupapes 8 du bloc d'admission 1, il n'existe pas de dilatation différentielle. The intake block 1 illustrated in Figure 1 comprises an inter-valve portion 8 which incorporates a heat pipe 10 whose operation is consistent with what has been presented. The heat pipe 10 used for the transfer of heat from the wall of the central portion 8 common with the combustion chamber 3 to the cooling system 9 integrated in the central portion may be in several forms. It is indeed possible to use a prefabricated heat pipe which is inserted in a space provided in the central portion 8 of the intake block 1. Another solution, which is preferred, is to directly mold the heat pipe or heat pipes 10 in the materials constituting the central portion 8 of the intake block 1. This solution has the advantage of eliminating the contact resistance between the heat pipe and the wall to be cooled, since the wall of the heat pipe and the wall to be cooled are merged. In addition, since the heat pipe is made with the same materials as the inter-valve portion 8 of the intake block 1, there is no differential expansion.

Le mode de réalisation représenté à la figure 1 consiste en un moteur comprenant un bloc d'admission 1 avec une portion inter-soupapes 8 dans laquelle a été moulée, lors de la fonderie, une enceinte 11 de forme cylindrique. Cette enceinte 11 s'étend depuis la paroi commune à la chambre de combustion 3 et est le plus proche possible de cette paroi de manière à extraire le maximum de chaleur de façon à permettre une régulation thermique efficace de la portion inter-soupapes 8, afin de garder une température relativement basse, typiquement inférieure à 250°C. L'autre extrémité de l'enceinte cylindrique 11 est proche du ou des conduits de refroidissement 9 prévus dans la portion inter-soupape 8. Ce ou ces conduits de refroidissement 9 sont de préférence également moulés dans la portion inter-soupapes 8 pour que les échanges thermiques entre l'enceinte 11 et le fluide de refroidissement circulant dans les conduits de refroidissement 9 soient plus importants. On peut en outre prévoir de former lors de la fonderie des ailettes 12 dans les conduits de refroidissement 9 de manière à favoriser encore plus les échanges thermiques entre l'enceinte 11 et le fluide de refroidissement. The embodiment shown in Figure 1 consists of a motor comprising an intake block 1 with an inter-valve portion 8 in which was molded, during the foundry, an enclosure 11 of cylindrical shape. This enclosure 11 extends from the common wall to the combustion chamber 3 and is as close as possible to this wall so as to extract the maximum amount of heat so as to allow efficient thermal regulation of the inter-valve portion 8, in order to to keep a relatively low temperature, typically less than 250 ° C. The other end of the cylindrical enclosure 11 is close to the cooling duct or ducts 9 provided in the inter-valve portion 8. This or these cooling ducts 9 are preferably also molded in the inter-valve portion 8 so that the heat exchange between the chamber 11 and the cooling fluid flowing in the cooling ducts 9 are larger. In addition, the fins 12 may be formed during the casting of the fins in the cooling ducts 9 so as to further promote the heat exchange between the enclosure 11 and the cooling fluid.

L'enceinte cylindrique 11 qui forme le caloduc 10 comprend en outre un conduit 13 débouchant sur l'extérieur du bloc d'admission 1. Ce conduit 13 permet l'introduction du fluide dans l'enceinte 11 formant le caloduc, et permet également une mise sous vide de cette enceinte 11 pour rendre le caloduc 10 opérationnel. The cylindrical chamber 11 which forms the heat pipe 10 further comprises a pipe 13 opening on the outside of the intake block 1. This pipe 13 allows the introduction of the fluid into the enclosure 11 forming the heat pipe, and also allows a evacuating this chamber 11 to make the heat pipe 10 operational.

Une fois que le fluide nécessaire au fonctionnement du caloduc a été introduit dans l'enceinte 11, et que cette enceinte 11 a été mise sous vide, un bouchon 14 est introduit dans le conduit 13 de manière à obstruer le caloduc 10. Once the fluid necessary for the operation of the heat pipe has been introduced into the chamber 11, and this chamber 11 has been evacuated, a plug 14 is introduced into the pipe 13 so as to obstruct the heat pipe 10.

Lorsque le moteur fonctionne, la chaleur créée dans la chambre de combustion 3 lors de la phase de combustion chauffe la paroi de la portion inter-soupapes 8 commune avec la chambre de combustion 3, ce qui a pour effet de faire évaporer le liquide contenu à l'intérieur de l'enceinte 11 du caloduc 10. La vapeur ainsi créée se répartit dans l'enceinte, avec une augmentation notable de la quantité de vapeur au niveau de la partie basse de l'enceinte 11 du caloduc 10, c'est-à-dire au niveau de la paroi commune avec la chambre de combustion 3. Comme on l'a déjà indiqué, la vapeur monte ensuite par différence de pression vers la partie haute de l'enceinte 11 du caloduc 10, cette partie haute étant entourée par les conduits de refroidissement 9 dans lesquels circule un liquide de refroidissement, de préférence à basse température. La vapeur présente dans la partie haute de l'enceinte 11 se condense en liquide au niveau de la paroi du caloduc 10 en contact avec les conduits de refroidissement 9. Ayant une densité beaucoup plus importante que la vapeur, le liquide descend le long de la paroi par gravité jusqu'à atteindre la partie basse de l'enceinte 11 du caloduc 10. Ce liquide alimente alors la zone chaude pour être évaporé de nouveau. Par ce mécanisme, la chaleur est ainsi extraite de la zone chaude localisée au niveau de la partie basse de l'enceinte 11 du caloduc 10, cette chaleur étant ensuite transportée par différence de pression sous forme de vapeur vers la partie haute, puis évacuée grâce aux fluides de refroidissement circulant à l'intérieur des conduits de refroidissement 9. When the engine is running, the heat created in the combustion chamber 3 during the combustion phase heats the wall of the inter-valve portion 8 common with the combustion chamber 3, which has the effect of evaporating the liquid contained in the combustion chamber 3. inside the chamber 11 of the heat pipe 10. The steam thus created is distributed in the chamber, with a significant increase in the amount of steam at the lower part of the enclosure 11 of the heat pipe 10 is that is to say at the level of the common wall with the combustion chamber 3. As already indicated, the steam then rises by pressure difference towards the upper part of the enclosure 11 of the heat pipe 10, this upper part being surrounded by the cooling ducts 9 in which circulates a cooling liquid, preferably at low temperature. The vapor present in the upper part of the enclosure 11 is condensed in liquid at the wall of the heat pipe 10 in contact with the cooling ducts 9. Having a much higher density than the vapor, the liquid descends along the wall by gravity to reach the lower part of the enclosure 11 of the heat pipe 10. This liquid then feeds the hot zone to be evaporated again. By this mechanism, the heat is thus extracted from the hot zone located at the lower part of the enclosure 11 of the heat pipe 10, this heat being then transported by pressure difference in the form of steam towards the upper part, and then evacuated by means of the cooling fluids circulating inside the cooling ducts 9.

Comme le coefficient d'échange de l'évaporation et de la condensation est très important, et que le contact entre le fluide de refroidissement et le caloduc est beaucoup plus important que pour un système de refroidissement classique, grâce notamment aux ailettes 12 prévues dans les conduits de refroidissement 9, il n'est pas nécessaire que le coefficient d'échange entre le caloduc 10 et le fluide de refroidissement soit élevé. L'utilisation du système de transfert thermique 10 intégré dans la portion inter-soupapes 8 du bloc d'admission 1 permet un échange thermique beaucoup plus efficace entre la zone chaude de la portion inter-soupapes 8 située au niveau de la paroi commune avec la chambre de combustion 3, et le système de refroidissement 9 intégré dans la portion inter-soupapes 8. Il n'est en conséquence plus nécessaire d'augmenter localement le débit ou la vitesse du fluide de refroidissement, ce qui permet de réduire considérablement le temps de conception et de mise au point du circuit de refroidissement du moteur. La solution de régulation thermique présentée est particulièrement efficace lors de la phase de combustion qui génère de fortes contraintes thermiques au niveau de la paroi de la portion inter-soupapes 8 commune avec la chambre de combustion 3. En outre, ce système de régulation thermique permet également de réguler les gradients de température dans la portion inter-soupapes 8 qui peuvent avoir lieu à d'autres moments au cours du cycle de combustion. C'est en particulier vrai pour évacuer la chaleur créée lors de la phase d'échappement au niveau de la paroi de la portion inter-soupapes 8 commune avec les conduits d'échappement 5. As the exchange coefficient of evaporation and condensation is very important, and that the contact between the cooling fluid and the heat pipe is much greater than for a conventional cooling system, thanks in particular to the fins 12 provided in the cooling ducts 9, it is not necessary that the heat exchange coefficient between the heat pipe 10 and the cooling fluid is high. The use of the heat transfer system 10 integrated in the inter-valve portion 8 of the intake block 1 allows a much more efficient heat exchange between the hot zone of the inter-valve portion 8 located at the level of the common wall with the combustion chamber 3, and the cooling system 9 integrated in the inter-valve portion 8. It is therefore no longer necessary to locally increase the flow rate or the speed of the cooling fluid, which can significantly reduce the time design and development of the engine cooling system. The thermal regulation solution presented is particularly effective during the combustion phase which generates high thermal stresses at the wall of the interval valve portion 8 common with the combustion chamber 3. In addition, this thermal control system allows also to regulate the temperature gradients in the inter-valve portion 8 that may occur at other times during the combustion cycle. This is particularly true for evacuating the heat created during the exhaust phase at the wall of the inter-valve portion 8 common with the exhaust ducts 5.

La figure 2 illustre un moteur selon un deuxième mode de réalisation. La structure de ce moteur étant très proche de la structure du moteur présenté à la figure 1, les références numériques ont été conservées pour les éléments en commun. Dans ce deuxième mode de réalisation, la portion inter-soupapes 8 comprend un caloduc 100 et un système de refroidissement 90 légèrement différents de ceux du moteur de la figure 1. En particulier, le caloduc 100 a une enceinte 110 ayant une longueur plus courte que l'enceinte 11 du moteur selon le premier mode de réalisation. Cela permet de dégager plus d'espace pour le système de refroidissement 90 qui comprend en conséquence des conduits de refroidissement 90 avec un diamètre plus important, de manière à faire circuler plus de fluide de refroidissement, avec un débit plus important. Figure 2 illustrates an engine according to a second embodiment. As the structure of this engine is very close to the engine structure shown in FIG. 1, the numerical references have been kept for the elements in common. In this second embodiment, the inter-valve portion 8 comprises a heat pipe 100 and a cooling system 90 slightly different from those of the engine of FIG. 1. In particular, the heat pipe 100 has an enclosure 110 having a shorter length than the enclosure 11 of the engine according to the first embodiment. This frees up more space for the cooling system 90 which accordingly includes cooling ducts 90 with a larger diameter so as to circulate more coolant at a higher rate.

La régulation thermique selon ce mode de réalisation sera tout aussi efficace que celle opérée par le moteur selon le premier mode de réalisation puisque la réduction de la longueur du caloduc 100 est compensée par l'agrandissement du diamètre des conduits de refroidissement 90. The thermal regulation according to this embodiment will be just as effective as that operated by the engine according to the first embodiment since the reduction in the length of the heat pipe 100 is compensated by the enlargement of the diameter of the cooling ducts 90.

Comme on l'a indiqué plus haut, il est nécessaire, pour rendre opérationnel le caloduc utilisé dans l'un ou l'autre des moteurs présentés, de remplir l'enceinte du caloduc avec le fluide correspondant et de mettre cette enceinte sous vide, puis de boucher le conduit correspondant du caloduc. Pour faciliter cette étape, on peut utiliser un dispositif de mise en opération 20, illustré à la figure 3, qui comprend trois conduits (21, 22, 23) permettant d'effectuer respectivement les opérations de remplissage du liquide, de mise sous vide du caloduc et d'obturation du caloduc. Le dispositif de mise en opération 20 comprend donc un conduit 23 destiné à être couplé au conduit 13 du caloduc, et qui est donc agencé de manière à prolonger ce conduit 13. Un système de centrage 24 peut être prévu sur ce dispositif de mise en opération 20 de manière à pouvoir le positionner correctement et rapidement sur la portion inter-soupapes 8 du bloc d'admission 1. On pourra par exemple prévoir des rainures sur la portion inter-soupapes 8 destinée à coopérer avec des gorges prévues sur le dispositif de mise en opération 20, ou inversement. As indicated above, it is necessary, in order to render operational the heat pipe used in one or other of the engines presented, to fill the chamber of the heat pipe with the corresponding fluid and to put this chamber under vacuum, then to plug the corresponding pipe of the heat pipe. To facilitate this step, it is possible to use an operating device 20, illustrated in FIG. 3, which comprises three conduits (21, 22, 23) making it possible respectively to carry out the operations of filling the liquid, evacuating the heat pipe and shutter of the heat pipe. The operating device 20 thus comprises a conduit 23 intended to be coupled to the conduit 13 of the heat pipe, and which is thus arranged to extend this conduit 13. A centering system 24 may be provided on this operating device 20 so as to position it correctly and quickly on the inter-valve portion 8 of the intake block 1. It may for example provide grooves on the inter-valve portion 8 for cooperating with grooves provided on the setting device in operation 20, or vice versa.

Le conduit 23 est traversant, chacun des conduits (21, 22) pour le remplissage et la mise sous vide s'étendant respectivement à partir de ce conduit traversant 23. Il peut en outre être prévu un joint d'étanchéité 25 afin de rendre 20 hermétique le couplage entre le conduit 13 du caloduc et le dispositif de mise en opération 20. The conduit 23 is through, each of the ducts (21, 22) for filling and evacuating respectively extending from the through conduit 23. It may further be provided a seal 25 to make 20 hermetic coupling between the conduit 13 of the heat pipe and the operating device 20.

Pour rendre le caloduc opérationnel, il convient donc de positionner le dispositif de mise en opération 20 sur la portion inter-soupapes 8 à l'aide de 25 l'élément de centrage 24. Le bouchon 14 destiné à fermer le caloduc est placé dans le conduit traversant 23. L'air est vidé du caloduc par une pompe à vide via le conduit 22. Une fois que l'air contenu dans le caloduc est totalement vidé, une quantité précise de liquide est introduite par le conduit 21 de manière à remplir 30 partiellement le caloduc. On pousse ensuite le bouchon 14 depuis le conduit traversant 23 jusque dans le conduit 13 du caloduc de manière à obstruer totalement le caloduc. Ce bouchon 14 peut être mis dans l'azote liquide pour réduire son diamètre avant de le pré-positionner dans le conduit traversant 23.To make the heat pipe operational, it is therefore advisable to position the operating device 20 on the inter-valve portion 8 by means of the centering element 24. The plug 14 intended to close the heat pipe is placed in the 23. The air is emptied of the heat pipe by a vacuum pump via the conduit 22. Once the air contained in the heat pipe is completely emptied, a precise quantity of liquid is introduced through the pipe 21 so as to fill Partially the heat pipe. The plug 14 is then pushed from the through conduit 23 into the conduit 13 of the heat pipe so as to completely block the heat pipe. This plug 14 can be placed in liquid nitrogen to reduce its diameter before pre-positioning it in the through conduit 23.

35 Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici. Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée du moteur de véhicule selon l'invention. The reader will have understood that many modifications can be made without materially going out of the new teachings and advantages described here. Therefore, all modifications of this type are intended to be incorporated within the range of the vehicle engine according to the invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Vehicle engine comprising a cylinder block (2) and an intake block (1) for capping the cylinder block (2) to form a combustion chamber (3), the intake block (1) comprising: - at least one intake duct (4) connected to the combustion chamber (3), - at least one exhaust duct (5) connected to the combustion chamber (3), - a central portion (8) ) extending between the intake duct (4) and the exhaust duct (5) and having a wall common with the combustion chamber (3), the central portion (8) enclosing at least one cooling duct ( 9; 90) for circulating a coolant, characterized in that the central portion (8) further comprises at least one heat transfer device (10; 100) for providing heat transfer from the wall of the central portion (8) common to the combustion chamber (3) to the cooling duct (9; 90).

2. Engine according to claim 1, characterized in that the heat transfer device (10; 100) comprises means for providing heat transfer by phase transition of a fluid.

3. Engine according to claim 2, characterized in that the heat transfer device (10; 100) comprises an enclosure (11; 110) extending from the common wall to the combustion chamber (3) towards the cooling duct. (9; 90).

4. Motor according to claim 3, characterized in that the enclosure (11; 110) comprises a wall in immediate proximity to the wall common to the combustion chamber (3).

5. Motor according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the enclosure (11; 110) has a substantially cylindrical shape.

6. Motor according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the heat transfer device (10; 100) further comprises a conduit (13) for introducing the fluid into the chamber (11; 110), and evacuation of the enclosure (11; 110).

7. Motor according to claim 6, characterized in that the enclosure (11; 110) and the duct (13) forming the heat transfer device (10; 100) are molded directly into the central portion (8) of the block. admission (1).

8. Motor according to any one of claims 6 or 7, characterized in that it further comprises an operating device (20) of the thermal transfer device (10; 100), the operating device (20; ) comprising a first through conduit (23) for coupling to the conduit (13) of the thermal transfer device (10; 100), a second conduit (21) connected to the first conduit (23) and allowing the introduction of a fluid in the enclosure (11; 110) of the heat transfer device (10; 100), and a third conduit (22) connected to the first conduit (23) and allowing the heat transfer device (10; 100) to be evacuated; ).

9. Motor according to claim 8, characterized in that the heat transfer device (10; 100) further comprises a closure means (14) for sealing the enclosure (11; 110), the closure means (14). being formed to slide from the first conduit (23) of the vacuum device (20) into the conduit (13) of the heat transfer device (10; 100).

10. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling duct (9; 90) comprises a plurality of fins (12) to increase the heat exchange between the heat transfer device (10; 100). and the cooling duct (9; 90).

11. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling duct (9; 90) is arranged to at least partially surround the heat transfer device (10; 100).