WO2018007696A1 - Joint de culasse avec gouttiere de refroidissement - Google Patents

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WO2018007696A1
WO2018007696A1 PCT/FR2017/051333 FR2017051333W WO2018007696A1 WO 2018007696 A1 WO2018007696 A1 WO 2018007696A1 FR 2017051333 W FR2017051333 W FR 2017051333W WO 2018007696 A1 WO2018007696 A1 WO 2018007696A1
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cylinder head
cooling circuit
cylinder
head gasket
opening
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Application number
PCT/FR2017/051333
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Inventor
Patrice ASSELIN
Basile PETITJEAN
Original Assignee
Renault S.A.S
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J15/0825—Flat gaskets laminated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/14—Cylinders with means for directing, guiding or distributing liquid stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder block of a heat engine and a cylinder block assembly, cylinder head and cylinder head gasket.
  • the invention also relates to a heat engine comprising the cylinder block assembly, cylinder head and a cylinder head gasket and a vehicle comprising such a heat engine.
  • the invention also relates to a thermal engine cooling system and a method of cooling the engine.
  • the thermal engines are formed of castings such as a cylinder head and a cylinder block or cylinder block and include a cooling system which aims to regulate their temperature to improve the fuel efficiency of combustion and to reduce the proportion of toxic gases escaping from the vehicle.
  • the cylinder head comprising moving valves and fuel injectors, and the casing including pistons moving in cylinders, are generally subjected to significant thermal stresses produced during combustion carried out in the enclosure of these cylinders.
  • the cooling systems comprise chambers, otherwise called water core, in which circulates a cooling fluid such as water.
  • chambers are defined in the cylinder head and the cylinder block.
  • the cylinder head comprises one or more chambers and the cylinder block a single chamber. These chambers are defined to surround in the case of the cylinder head the tops of each cylinder of the engine and in the case of the casing the side wall of each cylinder over their entire height.
  • cooling systems have the major disadvantage of performing a similar cooling on all parts of the cylinder block while the thermal stresses are not the same during combustion over the entire height of a cylinder, especially when the piston in each of these cylinders is in the up position, otherwise known by the acronym PMH (High Dead Point) or in the low position, also referred to by the acronym PMB (Dead Point Low).
  • PMH High Dead Point
  • PMB Dead Point Low
  • Such cooling systems are often at the origin of the generation of heterogeneous deformations over the entire height of the cylinders by thermal expansion. Such deformations then induce an increase in the consumption of oil and combustion gas because the seal between the pistons and the cylinders is no longer ensured, in particular by premature wear of the segments that are likely to ensure this. seal.
  • the heat engines may comprise a crankcase comprising two cooling circuits, a first circuit for cooling the lower part of the crankcase and a second circuit for cooling the upper part of the crankcase, in particular at a fire face between said cylinder block and the cylinder head.
  • crankcase has two cooling circuits which increases the complexity of said crankcase.
  • the publication FR14c57852-A1 thus discloses a cylinder block comprising two cooling circuits including a first circuit for the lower part of said cylinder block and a second cooling circuit for the upper part of said casing comprising the fire connection face with the cylinder head. Both circuits are controlled by two control valves controlled by a control unit.
  • the housing is very complex to achieve or requires several elements that must be connected together while ensuring a seal.
  • the present invention aims to remedy all or part of the various disadvantages mentioned above.
  • the invention makes it possible to improve the cooling of the thermal engines by rendering them more efficient at the levels of the different parts of the cylinder block, in particular the parts which are thermally loaded.
  • a motor vehicle engine comprising:
  • a cylinder head having a cylinder head cooling circuit, an open-sided cylinder block, comprising at least one cylindrical drum, and comprising a cylinder block cooling circuit independent of the cylinder head cooling circuit,
  • a cylinder head gasket disposed between the cylinder head and the cylinder block, characterized in that said gasket comprises a protuberance surrounding at least one through opening facing the at least one cylindrical barrel, extending towards the cylinder block and having a coolant circulation duct of the cooling circuit of the cylinder head.
  • the protrusion allows the circulation of cooling fluid from the cooling circuit of the cylinder head to cool the upper part of the cylinder block, said protrusion extending towards said cylinder block.
  • the upper part of the crankcase is cooled by the cooling circuit of the cylinder head especially during engine starts requiring a rise in temperature of the lower part of the crankcase and a cooling of the upper part.
  • the protuberance is in contact with the cooling circuit of the crankcase.
  • the protuberance is in contact with the cooling circuit of the crankcase to allow optimum cooling of the upper part of said crankcase in particular during engine temperature rise phases.
  • the protuberance is housed in a water chamber of the cooling circuit of the crankcase.
  • said protuberance is housed a water chamber of the cylinder block to avoid any extra thickness of the cylinder head gasket between the cylinder head and the cylinder block.
  • the circulation duct of the protuberance is connected with the cooling circuit of the cylinder head by an inlet opening and an outlet opening dug in an upper part of the cylinder head gasket facing the cylinder head.
  • the circulation duct of the protuberance is connected with the cooling circuit of the cylinder head through an inlet opening and an outlet opening cut in an upper part of the cylinder head gasket facing the cylinder head to allow a flow. cooling fluid. Said circulation duct is then part of the cooling circuit of the cylinder head.
  • the yoke comprises at least one duct opening into the inlet opening of the cylinder head gasket and at least one duct connected with the outlet opening, the ducts being connected to the cooling circuit of the cylinder head.
  • the yoke comprises a first duct and a second duct opening into the lower part of the cylinder head into the contact surface with the cylinder head gasket, the first duct opening into the inlet opening of said cylinder head gasket and the second duct being connected with the outlet opening of said gasket, the two ducts being connected to the cylinder cooling circuit.
  • the cylinder head gasket comprises an annular projection surrounding the through opening vis-à-vis the barrel of the cylinder block.
  • the head gasket comprises a plate in contact with the cylinder block and the protuberance is composed of a blister surrounding the at least one cylindrical barrel extending towards the crankcase from said cylinder head gasket plate.
  • Said swelling may be an annular projection surrounding the through opening vis-a-vis with the at least one barrel of the cylinder block, said projection allows a flow of cooling fluid from the cooling circuit of the cylinder head.
  • the cylinder block comprises a hollow recess surrounding the at least one cylindrical barrel in which is received the annular projection to define the cooling of the upper part of the cylinder block.
  • the projection comprises a sheet extending from the plate of the cylinder head gasket and having a cylindrical edge sealingly against a shoulder of the annular recess.
  • the projection comprises a sheet with a circular border surrounding the circular opening, said sheet extends from the plate of the head gasket to the cylinder block and has a circular border in sealing engagement on a shoulder of the recess. annular. Said sheet then forms a separation between the cooling circuit of the cylinder head and the cooling circuit of the crankcase.
  • the projection is fixed with the plate of the cylinder head gasket by welding.
  • the projection can be obtained simply by stamping and then assembled with the plate of the cylinder head gasket in contact with the cylinder block by welding.
  • the protrusion may be a substantially annular groove attached to said cylinder head gasket plate.
  • the projecting sheet is obtained by stamping the plate of the cylinder head gasket.
  • the projecting sheet is obtained easily by stamping the plate of the head gasket.
  • a substantially annular plate member then allows sealing around the cylindrical barrel.
  • the profile of the projection is in a list comprising a rectangle corner and an arc of a circle.
  • FIG. 1 represents a view of a cylinder head gasket
  • Figures 2 and 3 show a cross-sectional view of the cylinder head gasket disposed above the cylinder block
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a motor by the axis of a cylinder.
  • upstream and downstream are defined according to the direction of the flow of a heat transfer fluid or cooling in the cooling system.
  • up / down are defined with respect to a vertical axis orthogonal to the plane of the head gasket, the cylinder head being disposed above said gasket and the cylinder block below said gasket.
  • a combustion engine or heat engine comprises a cylinder head 12 disposed above a crankcase 1 1 according to Figure 4.
  • crankcase 1 1 There are different types of crankcase and the description of the invention relates to open-deck open-deck crankcase for easy understanding.
  • Said open-tabled cylinder block comprises a cooling circuit 14c with at least one water chamber 15 open at the top, said water chamber opening directly into an upper contact surface 13 of the cylinder block January 1 facing the breech 12.
  • Said water chamber 15 substantially surrounds at least one cylindrical barrel 16 in which a piston (not shown) can slide in a reciprocating motion.
  • the water chamber 15 is also substantially cylindrical as shown in Figures 2 and 3 and has a substantially annular base on the upper surface 13 of the cylinder housing 1 1 of contact facing the cylinder head 12.
  • This water chamber 15 is part of the cooling circuit 14c of the crankcase 11.
  • the yoke 12 has at least one substantially conical chamber roof 17 which is arranged above the cylindrical shaft 16 in the cylinder block.
  • air supply orifices 18 and exhaust gas burnt 19 controlled by valves 20 and a fuel injector head 21.
  • air which may be a mixture of air and recycled flue gas is admitted into a combustion chamber delimited by the cylindrical shaft 16 between the piston and the chamber roof 17 of the cylinder head, with a fuel injection.
  • the set of gases is compressed by a sliding movement of the piston towards the chamber roof 17 to then cause a combustion which has the effect of pushing the piston down the cylinder block January 1.
  • Said combustion leads to high temperatures in the combustion chamber and in particular near the chamber roof 17 of the cylinder head, in particular in the exhaust ports of burned gas 19, as well as in an upper part 22 of the crankcase 11 surrounding the at least one cylindrical barrel 16.
  • the cylinder head 12 therefore requires rapid and efficient cooling from the first moments of starting the engine.
  • the cylinder block 1 1 and in particular the lower part of the cylinder block on the contrary benefits from a later cooling to allow a rise in temperature of the moving parts.
  • the cooling circuits of the cylinder head 14a and the cylinder block 14c can therefore be independent, particularly during the starting phases of said engine.
  • the upper part 22 of the cylinder block, close to the chamber roof of the cylinder head is also the seat of high temperatures.
  • This high portion 22 seat of high temperatures can be defined for example between a top dead center or maximum position of the piston (PMH) and the contact surface 13 of the crankcase 1 1 with the cylinder head 12.
  • This upper part 22 of the crankcase cylinders therefore also requires efficient and rapid cooling during engine start phases, substantially of the same type as that of the cylinder head.
  • the invention therefore consists in bringing a cooling substantially identical to the cooling of the cylinder head in the upper part 22 of the crankcase which is the seat of high temperatures, more particularly in areas of said housing 1 1 surrounding the at least one cylindrical barrel 16 in the upper part 22 of the crankcase 11.
  • a cylinder head gasket 30 according to the invention comprises at least one plate 31 disposed between the cylinder head 12 and the cylinder block 1 January.
  • Said plate 31 comprises at least one through opening 32 of revolution facing the cylindrical shaft 16 of the cylinder block 1 1 and with the chamber roof 17. This at least one through opening 32 allows the continuity of the chamber of combustion between the piston head and the roof of chamber 17.
  • the cylinder head gasket 30 has a protuberance 40 surrounding the at least one through opening 32 which extends from the gasket plate 31 to the cylinder block 1 1.
  • Said protrusion 40 comprises a cooling circuit 33 which surrounds the through opening 32 and which is connected with the cooling circuit of the cylinder head 12.
  • the cylinder head gasket 30 comprises at least one inlet opening 34 and at least one outlet opening Preferably arranged in a diametrically opposed manner with respect to the axis of the through opening 32. Said openings 34, 35 are connected to the cooling circuit of the cylinder head 12.
  • the cylinder head thus comprises a first conduit 36 and a second conduit 37 opening into the lower part of the cylinder head into the contact surface 23 of the cylinder head 12 facing the cylinder head gasket 30, the first conduit 36 opening into the opening of the cylinder head.
  • inlet 34 of said head gasket and the second conduit being connected with the outlet opening 35 of said head gasket.
  • Said two ducts are connected to the cylinder head cooling circuit.
  • the protrusion 40 comprises a projecting sheet 41 from the plate 31 of the cylinder head gasket to the crankcase 11.
  • Said sheet 41 is substantially annular and has at its lower end facing the crankcase 11 a substantially circular rim 45 surrounding the through opening 32.
  • the projecting sheet 41 comprises a substantially cylindrical washer 42 surrounding the inlet orifice 34 and the outlet orifice 35. It is fixed by its upper end to the plate 31, coaxially with the through opening 32. It may be part of said plate 31.
  • the outside diameter of the protruding sheet 41 is smaller than the diameter outside the cylindrical water chamber 15 surrounding the cylindrical shaft 16 of the cylinder block 1 1.
  • Said cylindrical washer may comprise a radial opening (not shown).
  • the cylinder head gasket comprises a plurality of cylindrical washers 42 whose radial openings allow passage from the inside of a first cylindrical washer 42 inside the adjacent cylindrical washer 42 .
  • Said cylindrical washer 42 is extended by its lower end facing the cylinder block 1 1 by an annular washer 44 whose inner diameter is substantially smaller than the internal diameter of the cylindrical water chamber 15 surrounding the cylindrical shaft 16.
  • Said ring washer 44 has a circular border 45 surrounding the through opening 32.
  • the projecting leaf 41 is substantially conical comprising a flared base attached to the plate 31 of the cylinder head gasket 30 and an opposite portion facing the truncated cylinder block to present a circular edge 45 or of revolution whose diameter is substantially smaller than the internal diameter of the cylindrical water chamber 15 surrounding the at least one cylindrical drum 16.
  • the conical projecting leaf 41 may have a radial communication aperture 43 which, in the case where the cylinder head gasket 30 has several through apertures 32, allows a passage from inside a sheet conical 41 inwardly of a neighboring conical sheet 41.
  • the crankcase according to FIGS. 2, 3 and 4 comprises a recess 50 or a substantially annular groove and surrounding the at least one cylindrical drum 16.
  • the recess 50 is hollowed out from the contact surface 23 of the crankcase 11 with the cylinder head gasket 30. According to FIGS. 2 and 3, said recess is hollowed out following the contour of the water chamber 15 of the cooling circuit 14c of the cylinder block January 1 and has a shoulder 24.
  • the protuberance 40 is housed in the recess 50 in such a way that the plate 31 of the cylinder head gasket 30 comes to rest on the contact surface 23 of the cylinder block to seal particularly around the cylindrical barrel. More specifically, the projecting sheet 41 of the cylinder head gasket 30 is pressed into the annular recess 50 and the circular edge 45 of said sheet 41 bears tightly against the shoulder 24 of said recess 50. Said sheet 41 and therefore the protuberance 40 is in contact with the cooling circuit 14c of the crankcase 11.
  • the projecting sheet 41 housed in the annular recess 32 is disposed in contact and above the cooling circuit 14c of the crankcase 1 1 and separates the cooling circuit of the cylinder head of the cooling circuit 14c of the crankcase.
  • the cooling fluid of the cooling circuit of the cylinder head enters at least one inlet opening 34 of the cylinder head gasket and runs through a cooling circuit 33 of the cylinder head gasket defined by the projecting sheet 41 to cool the upper part. 22 of the crankcase surrounding the at least one cylindrical barrel 16. Said upper portion 22 thus benefits from the cooling of the cylinder head during engine start phases.
  • the cylinder head gasket 30 comprising a protruding sheet 41 housed in a recess 50 dug in the crankcase surrounding the at least one cylindrical drum 16 allows optimum cooling at lower cost of the crankcase 11.
  • the projecting sheet 41 can be obtained by stamping a lower plate 31 forming the cylinder head gasket 31, an annular plate-shaped element is then arranged in the plane of said lower plate 31 to surround the opening through 32 and seal around this opening. Said element may be part of another plate forming the cylinder head gasket or be welded to the lower plate.

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Abstract

Moteur thermique de véhicule automobile comprenant: - une culasse comportant un circuit de refroidissement de culasse, - un carter cylindres (11) comprenant au moins un fût cylindrique (16), et un circuit de refroidissement (14c) de carter cylindres indépendant du circuit de refroidissement de culasse, - un joint de culasse (20) disposé entre la culasse et le carter cylindres, caractérisé en ce que ledit joint comporte une protubérance (30) entourant une au moins une ouverture traversante (32) en vis-à-vis avec le au moins un fût cylindrique (16) et comportant un conduit (33) pour la circulation de fluide refroidissement du circuit de refroidissement de la culasse.

Description

JOINT DE CULASSE AVEC GOUTTIERE DE REFROIDISSEMENT Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un carter cylindre d'un moteur thermique ainsi qu'un ensemble carter cylindre, culasse et joint de culasse.
L'invention concerne également un moteur thermique comprenant l'ensemble carter cylindre, culasse et un joint de culasse ainsi qu'un véhicule comprenant un tel moteur thermique. L'invention concerne aussi un système de refroidissement du moteur thermique ainsi qu'un procédé de refroidissement de ce moteur.
Etat de la technique
Dans l'état de l'art, les moteurs thermiques sont formés de pièces de fonderie telles qu'une culasse et un carter cylindre ou bloc-cylindres et comprennent un système de refroidissement qui vise à réguler leur température afin d'améliorer le rendement énergétique de la combustion et de réduire la proportion de gaz toxiques s'échappant du véhicule.
La culasse en comportant des soupapes en mouvement et des injecteurs de carburant, et le carter en comprenant des pistons en déplacement dans des cylindres, font généralement l'objet de sollicitations thermiques importantes produites lors de la combustion réalisée dans l'enceinte de ces cylindres.
Afin de réguler la température de ces moteurs, les systèmes de refroidissement comprennent des chambres, autrement appelés noyau d'eau, dans lesquelles circule un fluide de refroidissement tel que de l'eau. De telles chambres sont définies dans la culasse et le carter cylindre. Dans ces moteurs thermiques, la culasse comprend une ou plusieurs chambres et le carter cylindre une seule chambre. Ces chambres sont définies pour entourer dans le cas de la culasse les sommets de chacun des cylindres du moteur et dans le cas du carter la paroi latérale de chaque cylindre sur toute leur hauteur.
Cependant, de tels systèmes de refroidissement ont pour inconvénient majeur de réaliser un refroidissement de même nature sur toutes les parties du carter cylindre alors que les sollicitations thermiques ne sont pas les mêmes pendant la combustion sur toute la hauteur d'un cylindre, notamment lorsque le piston dans chacun de ces cylindres est en position haute, autrement connu sous l'acronyme PMH (Point Mort Haut) ou en position basse, également désignée par l'acronyme PMB (Point Mort Bas). De ce fait, de tels systèmes de refroidissement sont souvent à l'origine de la génération de déformations hétérogènes sur toute la hauteur des cylindres par dilatation thermique. De telles déformations induisent alors une augmentation de la consommation d'huile et de gaz de combustion du fait que l'étanchéité entre les pistons et les cylindres n'est plus assurée, notamment par une usure prématurée des segments qui sont susceptibles d'assurer cette étanchéité.
De ce fait, les moteurs thermiques peuvent comporter un carter cylindres comprenant deux circuits de refroidissement, un premier circuit pour refroidir la partie basse du carter cylindres et un second circuit pour refroidir la partie haute du carter cylindres notamment au niveau d'une face feu entre ledit carter- cylindres et la culasse.
Un inconvénient est que le carter-cylindres comporte deux circuits de refroidissement ce qui augmente la complexité dudit carter.
Un autre inconvénient est que chacun des deux circuits de refroidissements du carter cylindres nécessitent une régulation différente par des vannes de contrôle desdits circuits, ce qui augmente ainsi le nombre de vannes de contrôle et complexifie également la procédure de régulation déroulée par une unité de contrôle ou « ECU ».
La publication FR14c57852-A1 divulgue ainsi un carter cylindres comprenant deux circuits de refroidissement dont un premier circuit pour la partie basse dudit carter cylindres et un second circuit de refroidissement pour la partie haute dudit carter comprenant la face feu de connexion avec la culasse. Les deux circuits sont contrôlés à l'aide de deux vannes de régulation pilotées par une unité de contrôle. Le carter est fort complexe à réaliser ou nécessite plusieurs éléments qui doivent être reliés ensemble tout en assurant une étanchéité.
La publication US005853175-A1 divulgue un joint de culasse comportant des conduits de circulation de fluide de refroidissement en périphérie des fûts ou aux inter-fûts pour assurer le refroidissement de la culasse. L'agencement du conduit permet le refroidissement de la culasse par la circulation d'Eau permanente du Carter-Cylindre. L'inconvénient est le refroidissement de la partie haute du carter-cylindres.
Bref résumé de l'invention
La présente invention a pour objet de remédier en tout ou partie aux différents inconvénients cités précédemment.
Avantageusement, l'invention permet d'améliorer le refroidissement des moteurs thermiques en les rendant plus efficaces aux niveaux des différentes parties du carter cylindre, notamment les parties qui sont chargées thermiquement.
Plus particulièrement, l'invention propose un moteur thermique de véhicule automobile comprenant :
une culasse comportant un circuit de refroidissement de culasse, un carter cylindres à tablature ouverte, comprenant au moins un fût cylindrique, et comprenant un circuit de refroidissement de carter cylindres indépendant du circuit de refroidissement de la culasse,
un joint de culasse disposé entre la culasse et le carter cylindres, caractérisé en ce que ledit joint comporte une protubérance entourant une au moins une ouverture traversante en vis-à-vis avec le au moins un fût cylindrique, s'étendant vers le carter cylindres et comportant un conduit de circulation de fluide refroidissement du circuit de refroidissement de la culasse.
De manière avantageuse, la protubérance autorise la circulation de fluide de refroidissement venant du circuit de refroidissement de la culasse pour refroidir la partie haute du carter cylindres, ladite protubérance s'étendant vers ledit carter cylindres. De cette façon, la partie haute du carter cylindres est refroidie par le circuit de refroidissement de la culasse notamment lors des démarrages du moteur nécessitant une montée en température de la partie basse du carter cylindres et un refroidissement de la partie haute.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention,
- la protubérance est en contact avec le circuit de refroidissement du carter- cylindres.
De manière avantageuse, la protubérance est en contact avec le circuit de refroidissement du carter cylindres pour permettre un refroidissement optimal de la partie haute dudit carter cylindres notamment lors des phases de montée en température du moteur.
- la protubérance est logée dans une chambre d'eau du circuit de refroidissement du carter-cylindres.
De manière avantageuse, ladite protubérance est logée une chambre d'eau du carter cylindres pour éviter toute surépaisseur du joint de culasse entre la culasse et le carter cylindres. - le conduit de circulation de la protubérance est connecté avec le circuit de refroidissement de la culasse par une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie creusées dans une partie supérieure du joint de culasse en regard avec la culasse.
De manière avantageuse, le conduit de circulation de la protubérance est connecté avec le circuit de refroidissement de la culasse par une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie creusée dans une partie supérieure du joint de culasse en regard avec la culasse pour permettre un écoulement du fluide refroidissement. Ledit conduit de circulation est alors partie du circuit de refroidissement de la culasse.
- la culasse comprend au moins un conduit débouchant dans l'ouverture d'entrée du joint de culasse et au moins un conduit connecté avec l'ouverture de sortie, les conduits étant connectés au circuit de refroidissement de la culasse. De manière avantageuse, la culasse comprend un premier conduit et un deuxième conduit débouchant dans la partie basse de la culasse dans la surface de contact avec le joint de culasse, le premier conduit débouchant dans l'ouverture d'entrée dudit joint de culasse et le deuxième conduit étant connecté avec l'ouverture de sortie dudit joint, les deux conduits étant reliés au circuit de refroidissement de culasse. Ainsi le fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement de la culasse est apte à passer dans le circuit de la protubérance. - le joint de culasse comprend une saillie annulaire entourant l'ouverture traversante en vis-à-vis avec le fût du carter cylindres.
De manière avantageuse, le joint de culasse comprend une plaque en contact avec le carter-cylindres et la protubérance est composée par une boursoufflure entourant le au moins un fût cylindrique s'étendant vers le carter cylindres depuis ladite plaque de joint de culasse. Ladite boursoufflure peut être une saillie annulaire entourant l'ouverture traversante en vis-à-vis avec le au moins un fût du carter cylindres, ladite saillie autorise un écoulement du fluide de refroidissement issu du circuit de refroidissement de la culasse.
- ladite saillie annulaire est reçue dans un évidement annulaire dans le carter- cylindres entourant le au moins un fût cylindrique.
De manière avantageuse, le carter cylindres comporte un évidement creusé entourant le au moins un fût cylindrique dans lequel est reçue la saillie annulaire pour bien définir le refroidissement de la partie haute du carter cylindres.
- la saillie comprend une feuille s'étendant depuis la plaque du joint de culasse et comportant une bordure cylindrique en appui étanche sur un épaulement de l'évidement annulaire.
De manière avantageuse, la saillie comprend une feuille avec une bordure circulaire entourant l'ouverture circulaire, ladite feuille s'étend depuis la plaque du joint de culasse vers le carter cylindres et comporte une bordure circulaire en appui étanche sur un épaulement de l'évidement annulaire. Ladite feuille forme alors une séparation entre le circuit de refroidissement de la culasse et le circuit de refroidissement du carter cylindres.
- la saillie est fixée avec la plaque du joint de culasse par soudage.
De manière avantageuse, la saillie peut être obtenue simplement par emboutissage puis assemblée avec la plaque du joint de culasse en contact avec le carter cylindre par soudage. La saillie peut être une gouttière sensiblement annulaire fixée à ladite plaque du joint de culasse.
- la feuille en saillie est obtenue par emboutissage de la plaque du joint de culasse. De manière avantageuse, la feuille en saillie est obtenue facilement par emboutissage de la plaque du joint de culasse. Un élément de plaque sensiblement annulaire permet alors l'étanchéité autour du fût cylindrique.
- le profil de la saillie est dans une liste comprenant un coin rectangle et un arc de cercle.
Brève description des figures
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux figures, réalisé à titre d'exemple indicatif et non limitatif :
la figure 1 représente une vue d'un joint de culasse,
les figures 2 et 3 représentent une vue en coupe transversale du joint de culasse disposé au-dessus du carter cylindres,
- la figure 4 représente une vue schématique de coupe transversale d'un moteur par l'axe d'un cylindre.
Description détaillée des figures
Dans la description, les termes « amont » et « aval » sont définis en fonction du sens du flux de circulation d'un fluide caloporteur ou de refroidissement dans le système de refroidissement.
Les termes haut/bas sont définis par rapport à un axe vertical orthogonal au plan du joint de culasse, la culasse étant disposée au-dessus dudit joint et le carter cylindres en dessous dudit joint.
De manière générale, un moteur thermique ou à combustion comprend une culasse 12 disposée au-dessus d'un carter cylindres 1 1 selon la figure 4. Il existe différents types de carter-cylindres et la description de l'invention porte sur les carter-cylindres à tablature ouverte ou « open-deck » en anglais afin de faciliter la compréhension. Ledit carter-cylindres à tablature ouverte comprend un circuit de refroidissement 14c avec au moins une chambre d'eau 15 ouverte en partie supérieure, ladite chambre d'eau débouchant directement dans une surface supérieure de contact 13 du carter-cylindres 1 1 en regard avec la culasse 12.
Ladite chambre d'eau 15 entoure sensiblement au moins un fût cylindrique 16 dans lequel peut coulisser un piston (non représenté) selon un mouvement de va-et-vient. La chambre d'eau 15 est aussi sensiblement cylindrique comme représenté en figures 2 et 3 et présente une base sensiblement annulaire sur la surface supérieure 13 du carter cylindre 1 1 de contact en regard avec la culasse 12. Cette chambre d'eau 15 est partie du circuit de refroidissement 14c du carter- cylindres 1 1 . La culasse 12 comporte au moins un toit de chambre 17 sensiblement conique qui est agencé au-dessus du fût cylindrique 16 dans le carter cylindres. Dans ledit toit de chambre, de manière connue sont disposés des orifices d'alimentation en air 18 et d'échappement de gaz brûlés 19 contrôlés par des soupapes 20 ainsi qu'une tête d'injecteur 21 de carburant.
Lors du fonctionnement du moteur, de l'air qui peut être un mélange d'air et de gaz brûlés recyclés est admis dans une chambre de combustion délimitée par le fût cylindrique 16 entre le piston et le toit de chambre 17 de la culasse, avec une injection de carburant. L'ensemble des gaz est comprimé par un mouvement de coulissement du piston vers le toit de chambre 17 pour entraîner ensuite une combustion qui a pour effet de repousser le piston vers le bas du carter-cylindres 1 1 . Ladite combustion entraine de hautes températures dans la chambre de combustion et notamment à proximité du toit de chambre 17 de la culasse, en particulier dans les orifices d'échappement de gaz brûlés 19, ainsi que dans une partie haute 22 du carter-cylindres 1 1 entourant le au moins un fût cylindrique 16. La culasse 12 nécessite donc un refroidissement rapide et efficace dès les premiers instants de démarrage du moteur.
Le carter cylindre 1 1 et notamment la partie basse du carter cylindres bénéficie au contraire d'un refroidissement plus tardif pour autoriser une montée en température des pièces en mouvement.
Les circuits de refroidissement de la culasse 14a et du carter cylindres 14c peuvent donc être indépendants notamment lors des phases de démarrage dudit moteur. Toutefois, la partie haute 22 du carter cylindres, proche du toit de chambre de la culasse est aussi le siège de hautes températures. Cette partie haute 22 siège de hautes températures peut être délimitée par exemple entre un point mort haut ou position haute maximale du piston (PMH) et la surface de contact 13 du carter-cylindres 1 1 avec la culasse 12. Cette partie haute 22 du carter cylindres nécessite donc également un refroidissement efficace et rapide lors des phases de démarrage du moteur, sensiblement du même type que celui de la culasse.
L'invention consiste donc à amener un refroidissement sensiblement identique au refroidissement de la culasse dans la partie haute 22 du carter-cylindres qui est le siège de hautes températures, plus particulièrement dans des zones dudit carter 1 1 entourant le au moins un fût cylindrique 16 dans la partie haute 22 du carter-cylindres 1 1 .
Selon la figure 1 , un joint de culasse 30 selon l'invention comprend au moins une plaque 31 disposée entre la culasse 12 et le carter cylindre 1 1 .
Ladite plaque 31 comporte au moins une ouverture traversante 32 de révolution en vis-à-vis avec le fût cylindrique 16 du carter cylindre 1 1 et avec le toit de chambre 17. Cette au moins une ouverture traversante 32 permet la continuité de la chambre de combustion entre la tête de piston et le toit de chambre 17.
Le joint de culasse 30 comporte une protubérance 40 entourant la au moins une ouverture traversante 32 qui s'étend depuis la plaque 31 du joint de culasse vers le carter cylindres 1 1 . Ladite protubérance 40 comporte un circuit de refroidissement 33 qui entoure l'ouverture traversante 32 et qui connecté avec le circuit de refroidissement de la culasse 12. Le joint de culasse 30 comporte au moins une ouverture d'entrée 34 et au moins une ouverture de sortie 35 disposées de manière préférentielle de manière préférentielle de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe de l'ouverture traversante 32. Lesdites ouvertures 34,35 sont connectées au circuit de refroidissement de la culasse 12.
La culasse comprend ainsi un premier conduit 36 et un deuxième conduit 37 débouchant dans la partie basse de la culasse dans la surface de contact 23 de la culasse 12 en regard avec le joint de culasse 30, le premier conduit 36 débouchant dans l'ouverture d'entrée 34 dudit joint de culasse et le deuxième conduit étant connecté avec l'ouverture de sortie 35 dudit joint de culasse. Lesdits deux conduits sont reliés au circuit de refroidissement de culasse. Ainsi le fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement de la culasse est apte à passer dans le circuit 33 de la protubérance 40. Le circuit 33 de refroidissement de la protubérance 40 est donc partie du circuit de refroidissement 14a de la culasse 12.
Ainsi que représentée dans les figures 2 et 3, la protubérance 40 comporte une feuille montée en saillie 41 depuis la plaque 31 du joint de culasse vers le carter- cylindres 1 1 . Ladite feuille 41 est sensiblement annulaire et présente à son extrémité inférieure tournée vers le carter-cylindres 1 1 une bordure sensiblement circulaire 45 entourant l'ouverture traversante 32.
Selon un premier mode réalisation préféré, la feuille en saillie 41 comporte une rondelle sensiblement cylindrique 42 entourant l'orifice d'entrée 34 et l'orifice de sortie 35. Elle est fixée par son extrémité supérieure à la plaque 31 , de façon coaxiale avec l'ouverture traversante 32. Elle peut être partie de ladite plaque 31 . Le diamètre extérieur de la feuille en saillie 41 est inférieur au diamètre extérieur de la chambre d'eau cylindrique 15 entourant le fût cylindrique 16 du carter cylindres 1 1 .
Ladite rondelle cylindrique peut comporter une ouverture radiale (non représentée). Ainsi lorsque le carter cylindres 1 1 comporte plusieurs fûts cylindriques 16, le joint de culasse comporte plusieurs rondelles cylindriques 42 dont les ouvertures radiales permettent un passage depuis l'intérieur d'une première rondelle cylindrique 42 à l'intérieur de la rondelle cylindrique 42 voisine. Ladite rondelle cylindrique 42 est prolongée par son extrémité basse tournée vers le carter cylindre 1 1 par une rondelle annulaire 44 dont le diamètre intérieur est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de la chambre d'eau cylindrique 15 entourant le fût cylindrique 16. Ladite rondelle annulaire 44 présente une bordure circulaire 45 entourant l'ouverture traversante 32.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, la feuille en saillie 41 est sensiblement conique comprenant une base évasée fixée à la plaque 31 du joint de culasse 30 et une partie opposée tournée vers le carter cylindres tronquée pour présenter une bordure circulaire 45 ou de révolution dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de la chambre d'eau cylindrique 15 entourant le au moins un fût cylindrique 16.
De même que le mode de réalisation précédent, la feuille en saillie 41 conique peut présenter une ouverture radiale 43 de communication qui permet dans le cas où le joint de culasse 30 comporte plusieurs ouvertures traversantes 32, un passage depuis l'intérieur d'une feuille conique 41 vers l'intérieur d'une feuille conique 41 voisine.
Le carter-cylindres selon les figures 2, 3 et 4 comporte un évidement 50 ou une rainure sensiblement annulaire et entourant le au moins un fût cylindrique 16. L'évidement 50 est creusé depuis la surface de contact 23 du carter-cylindres 1 1 avec le joint de culasse 30. Selon les figures 2 et 3, ledit évidement est creusé en suivant le contour de la chambre d'eau 15 du circuit de refroidissement 14c du carter cylindres 1 1 et présente un épaulement 24.
La protubérance 40 est logée dans l'évidement 50 de telle façon que la plaque 31 du joint de culasse 30 vienne en appui sur la surface de contact 23 du carter- cylindre pour assurer l'étanchéité en particulier autour du fût cylindrique. Plus précisément, la feuille en saillie 41 du joint de culasse 30 est enfoncée dans l'évidement annulaire 50 et la bordure circulaire 45 de ladite feuille 41 vient en appui étanche contre l'épaulement 24 dudit évidement 50. Ladite feuille 41 et donc la protubérance 40 est en contact avec le circuit de refroidissement 14c du carter-cylindres 1 1 .
Lorsque le joint de culasse 30 est monté entre la culasse 12 et le carter-cylindres 1 1 , la feuille en saillie 41 logée dans l'évidement annulaire 32 est disposée en contact et au-dessus du circuit de refroidissement 14c du carter-cylindres 1 1 et sépare le circuit de refroidissement de la culasse du circuit de refroidissement 14c du carter-cylindres. Le fluide de refroidissement du circuit de refroidissement de la culasse entre par la au-moins une ouverture d'entrée 34 du joint de culasse et parcourt un circuit de refroidissement 33 du joint de culasse délimité par la feuille en saillie 41 pour refroidir la partie haute 22 du carter-cylindres entourant le au-moins un fût cylindrique 16. Ladite partie haute 22 bénéficie donc du refroidissement de la culasse lors des phases de démarrage du moteur.
L'objectif est atteint : le joint de culasse 30 comprenant une feuille en saillie 41 logée dans un évidement 50 creusé dans le carter-cylindres entourant le au- moins un fût cylindrique 16 permet un refroidissement optimal à moindre coût du carter cylindres 1 1 .
La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été explicitement décrit, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. Dans ce cadre, la feuille en saillie 41 peut être obtenue par emboutissage d'une plaque inférieure 31 formant le joint de culasse 31 , un élément en forme de plaque annulaire est alors agencé dans le plan de ladite plaque inférieure 31 pour entourer l'ouverture traversante 32 et assurer l'étanchéité autour de cette ouverture. Ledit élément peut être partie d'une autre plaque formant le joint de culasse ou être soudé à la plaque inférieure.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Moteur thermique de véhicule automobile comprenant :
une culasse (12) comportant un circuit de refroidissement de culasse (14a), - un carter cylindres (1 1 ) comprenant au moins un fût cylindrique (16), et un circuit de refroidissement (14c) de carter cylindres indépendant du circuit de refroidissement de culasse,
un joint de culasse (20) comprenant une plaque (31 ) disposée entre la culasse et le carter cylindres,
caractérisé en ce que ledit joint comporte une protubérance (30) entourant une au moins une ouverture traversante (32) en vis-à-vis avec le au moins un fût cylindrique (16), ladite protubérance s'étend depuis la plaque (31 ) vers le carter- cylindres (1 1 ) et comporte un circuit de refroidissement (33) connecté au circuit de refroidissement (14a) de la culasse (12).
2. Moteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la protubérance (40) est en contact avec le circuit de refroidissement (14c) du carter-cylindres (1 1 ).
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la protubérance (40) est logée dans une chambre d'eau (15) du circuit de refroidissement (14c) du carter-cylindres.
4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit de circulation de la protubérance (40) est connecté avec le circuit de refroidissement de la culasse par une ouverture d'entrée (34) et une ouverture de sortie (35) creusées dans une partie supérieure du joint de culasse (30) en regard avec la culasse.
5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la culasse comprend au moins un conduit débouchant dans l'ouverture d'entrée (34) du joint de culasse et au moins un conduit connecté avec l'ouverture de sortie (35), lesdits conduits étant connectés au circuit de refroidissement de la culasse.
6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la protubérance (40) comprend une feuille en saillie annulaire (41 ) depuis le joint de culasse (30) vers le carter cylindres (1 1 ) et entourant l'ouverture traversante (32).
7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le carter cylindres (1 1 ) comprend un évidement annulaire (32) entourant le fût cylindrique (14c) pour recevoir la feuille en saillie du joint de culasse.
8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la feuille en saillie (33) comporte une bordure (45) en appui étanche sur un épaulement (28) de l'évidement annulaire (32).
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la feuille en saillie (41 ) est fixée avec la plaque (31 ) du joint de culasse (30) par soudage.
10. Moteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la feuille en saillie (41 ) est obtenue par emboutissage de la plaque (31 ) du joint de culasse (30).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1457852A (fr) 1964-12-09 1966-11-04 Ferrotest G M B H Soc Tête de machine ou de cylindre pour la coulée par injection et munie d'une embouchure raccordée aux moules de coulée par injection
US5853175A (en) 1996-09-30 1998-12-29 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Cylinder head gasket with fluid flow path
US20150247472A1 (en) * 2013-01-31 2015-09-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
US20160138521A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cylinder block

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1457852A (fr) 1964-12-09 1966-11-04 Ferrotest G M B H Soc Tête de machine ou de cylindre pour la coulée par injection et munie d'une embouchure raccordée aux moules de coulée par injection
US5853175A (en) 1996-09-30 1998-12-29 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Cylinder head gasket with fluid flow path
US20150247472A1 (en) * 2013-01-31 2015-09-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
US20160138521A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cylinder block

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