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La présente invention concerne un injecteur pour moteurs à com- bustion, particulièrement des moteurs Diesel, et elle a pour but d'améliorer l'évacuation de la chaleur de cet injecteur, évacuation nécessaire du fait des sollicitations thermiques.
Pour assurer le fonctionnement d'un moteur Diesel, il est très important de maintenir l'injecteur à une température suffisamment basse. Si les injecteurs ont de grandes dimensions, on peut les refroidir directement à l'aide d'huile, de combustible ou d'eau. Toutefois, dans les petits moteurs à combustion à grande vitesse, les injecteurs sont si petits qu'on ne peut utiliser un tel mode de refroidissement. Dans ce cas, on doit utiliser d'au- tres moyens. Ainsi, par exemple, il est connu de pourvoir l'injecteur, parti- culièrement à sa partie antérieure exposée aux gaz de combustion d'une douil- le en cuivre, servant à évacuer la chaleur vers le haut dans des zones bien refroidies.
Néanmoins, cette mesure ne suffit pas dans tous les cas pour ob- tenir un refroidissement convenable, étant donné que la surface en contact avec les gaz n'est pas réduite, mais plutôt agrandie. La raison en est que l'espace libre prévu habituellement entre le corps de l'injecteur et la culas- se du cylindre pour éviter le grippage, doit également être maintenu jusqu'au siège du joint avec une douille en cuivre appliquée par laminage ce qui augmente le diamètre de la surface absorbant la chaleur et accroît donc le contact avec les gaz. On perd donc de nouveau une partie du bon effet d'évacuation de la chaleur de la douille en cuivre.
Un autre inconvénient des douilles en cuivre emboîtées et appliquées par laminage est que, lors d'une augmentation de température provoquée par des dilatations différentes entre le cuivre et l'acier, la fixation de la douille en cuivre sur le corps de l'injecteur devient forcément moins bonne ce qui a pour effet de diminuer la transmission de chaleur entre le corps de l'injecteur et la douille de refroidissement en cuivre. Il s'ensuit qu'un ajustage cylindrique entre la partie en acier à refroidir et la douille de refroidissement en cuivre n'est avantageux que si la différence de dilatation de la matière est encore compensée par des mesures qui, évidemment, augmentent le prix de la construction.
Suivant la présente invention, on évite ces inconvénients esse+ tiellement en faisant en sorte que, tout en prévoyant un organe spécial pour l'évacuation de la chaleur, la surface de l'injecteur en contact avec les gaz ne soit pas augmentée, mais sensiblement réduite. Le problème construo- tif à résoudre consiste à exécuter et monter l'organe évacuant la chaleur de telle sorte que, lorsque l'injecteur est monté, il n'y ait plus d'espace libre entre le corps de l'injecteur et la culasse du cylindre d'une part, de sorte que seule la tête de l'injecteur dans laquelle sont forés les trous, soit encore directement.en contact avec les gaz, et qu'il y ait d'autre part, quand des dilatations thermiques différentes se produisent, toujours un contact intime entre le corps de l'injecteur et l'organe servant à évacuer la chaleur.
Suivant l'invention, on résoud ce problème en donnant à l'organe servant à évacuer la chaleur, la forme d'un élément d'étanchéité conique qui s'emboîte librement sur le corps de l'injecteur non encore monté, mais qui, quand l'injecteur est monté, serre à la fois sur le corps de l'injecteur et dans un siège conique de la culasse du cylindre. Lorsque l'injecteur est monté dans la culasse du cylindre, une pression est exercée sur l'élément d'étanchéité conique par la tête de support de l'injecteur, par l'entremise d'un élément intermédiaire élastique. On obtient ainsi un contact intime entre le corps de l'injecteur et l'organe d'évacuation de la chaleur, également lorsque les dilatations thermiques sont différentes.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité conique est pourvu d'une rallonge en forme de manchon qui, lorsque l'injecteur est monté, s'étend jusque'dans la chemise d'eau de refroidissement de la culasse du cylindre entourant l'injecteur. La surface extérieure de la jupe de la rallonge est alors directement baignée par l'eau de refroi-
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dissement ce qui favorise efficacement l'évacuation de la chaleur de l'injecteur.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité conique peut aussi être exécuté de façon à serrer le corps de l'injectent comme le ferait un mandrin de serrage. On obtient ainsi un mode de fixation de l'injecteur qui permet d'éviter aisément de le forcer par serrage.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins annexés, montrant à titre d'exemple plusieurs formes de réalisation.
La figure 1 montre partiellement en coupe transversale et partiellement en élévation,un injecteur monté suivant l'invention dans la culasse du cylindre d'un moteur à combustion et utilisant comme organe d'évacuation de la chaleur un simple élément d'étanchéité conique. la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, avec la différence que l'élément d'étanchéité conique présente une rallonge qui s'avance dans la chemise d'eau de refroidissement entourant l'injecteur; la figure 3 est une vue semblable à celles des figures 1 et 2, dans laquelle l'élément d'étanchéité conique forme une sorte de mandrin de serrage en prise avec le corps de l'injecteur;
la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3, l'élément d'étanchéité conique étnt toutefois divisé en plusieurs-parties distinctes s'engageant l'une dans l'autre comme les mors d'un mandrins.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
Sur la figure 1, le chiffre 1 désigne le support d'injecteur auquel est fixé, par l'écrou à chapeau 2, l'injecteur proprement dit dont le corps 3 débouche dans la tête 4 comportant les trous d'injection non représentés. Sur le corps d'injecteur 3 est emboîté un élément d'étanchéité conique ou cône d'étanchéité en matière bonne conductrice de la chaleur et plastique, par exemple de l'aluminium ou du. cuivre, et qui, lorsque la tuyère est montée dans la partie refroidie de la culasse 6 du cylindre, se loge dans un siège conique 7. L'écrou 2 est serré par l'entremise d'un élément intermédiaire élastique ou élément de pression 8, par l'écrou annulaire 9, contre le cône d'étanchéité 5, ce qui assure en 10 une fermeture étanche aux gaz.
L'élément de pression 8 est un manchon élastique. A froid, le cône d'étanchéité 5 peut être glissé sur le corps d'injecteur 3, lequel peut être cylindrique ou avoir une conicité analogue à celle du cône 5.
Le dispositif suivant l'invention fonctionne comme suit :
Lorsque, par suite de la marche du moteur, la culasse du cylin- dre et l'injecteur s'échauffent, l'élément d'étanchéité 5, dont le coefficient de dilatation est plus grand que celui du corps d'injecteur 3, a tendance à se dilater. Toutefois, l'élément de pression élastique 8 exerce une résistance à cette dilatation, en direction du support d'injecteuro Du fait de l'ajustage conique de l'élément d'étanchéité 5 dans le siège 7, le cône 5 est forcé de se dilater vers l'intérieur par l'augmentation de volume, de sorte que le joint entre le corps 3 et le cône 5 se serre par pression.
La grandeur de cette pression est déterminée par la force de résistance de l'élément de pression élastique 8 et l'obliquité du cône 5 dans la tête de cylindre 6, la pression de serrage étant maintenue, dans des limites telles que l'injecteur' ne soit pas déformé.
Lorsque la température augmente, le contact entre le corps d'injecteur 3 et l'élément d'étanchéité conique 5, d'une part, et entre de dernier et la tête de cylindre 6, d'autre part, est encore amélioré par la pression qui s'ensuit.
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Grâce à la disposition suivant l'invention, l'entrée des gaz en- tre l'élément d'étanchéité 5 et le corps 3 est efficacement réduite ainsi que l'échauffement qui en résulte. D'autre part, la transmission de chaleur du corps d'injecteur 3 par l'élément d'étanchéité 5 à la culasse de cylindre 6 refroidie est très favorable.
Les processus décrits pendant l'échauffement procurent encore un autre avantage lors du démontage de l'injecteuro Si on démonte celui-ci pendant que le moteur est chaud, 1'élément d'étanchéité 5 s'enlève avec le corps d'injecteur 3 hors de la culasse de cylindre 6, car le serrage existant entre les éléments 5 et 3 à chaud les fixe l'un à l'autreo Mais si le démon- tage se fait lorsque la culasse de cylindre est froide,l'élément d'étanchéi- té 5 reste serré dans la culasse 6; le corps d'injecteur 3 peut alors être retiré du cône d'étanchéité 50
La figure 2 montre une forme de réalisation de l'invention qui assure un particulièrement bon refroidissement en plus de la bonne étanchéité et de l'évacuation efficace de la chaleur.
A cet effet, le cône d'étanchéité
5 s'emboîtant comme décrit précédemment sur le corps d'injecteur 3 possède une rallonge 11 qui, lorsque l'injecteur est monté, s'étend jusque dans la chemise d'eau de refroidissement 12 de la culasse de cylindre 6 entourant l'injecteur, où elle est baignée directement par l'eau de refroidissemento D'autre part, pour éviter lors du démontage de la tuyère, une pénétration de l'eau dans le cylindre, le cône d'étanchéité 5 est préalablement serré sur son siège au moyen de l'écrou 14, par l'intermédiaire de la rallonge 11 et d'un manchon 13, l'étanchéité en 9 étant de nouveau assurée par l'intermédiaire du support d'injecteur 1 et de l'écrou 2, de la manière décrite dans la forme de réalisation de la figure 1.
De manière connue en soi, d'autres anneaux de joint 15 et 16 peuvent être montés entre les éléments 10, 11, 14.
Le montage de l'injecteur décrit avec référence aux figures 1 et 2 nécessitée un parachèvement très précis afin d'éviter une déformation par serrage du corps de l'injecteuro Une forme de réalisation permettant d'éviter ces éventuelles déformations est représentée sur la figure 3. Ici, l'injecteur n'est plus serré par une pression sur l'écrou d'injecteur 2 ou sur son support 1, mais le cône d'étanchéité 5 est pourvu d'une rallonge 17 s'étendant dans le haut jusque dans la tête de support d'injecteur d'où le cône peut être serré dans le siège conique 7 de la culasse de cylindre 6 à l'aide de l'écrou annulaire 9, par l'intermédiaire d'une rondelle intermédiaire 18 et d'un segment de retenue 19. Le diamètre de l'alésage du cône d'étanchéité 5 est ainsi réduit, de sorte que le corps d'injecteur 3 y est serré comme dans un mandrin.
L'étanchéité aux gaz est ainsi réalisée par le serrage du corps d'injecteur 3 dans le cône d'étanchéité 50 Il ne peut donc plus se produire de déformations du support d'injecteur et de l'injecteur lui-même, le premier s'adaptant entièrement à l'alésage dans le cône d'étanchéité 50 Pour éviter un éventuel recul du support d'injecteur, on prévoit des rondelles intermédiaires 20 sur lesquelles prend appui l'écrou 2 lorsque le joint entre les éléments 5 et 3 se desserre accidentellement et que la pression des gaz pousse vers l'extérieur le corps d'injecteur 3.
Un joint en caoutchouc 21 empêche l'eau de pénétrer dans le cylindre losqu'on démonte l'injecteuro Le segment de retenue 19 qui a du jeu dans sa rainure en direction de la chambre de combustion, mais non dans l'autre sens, assure que, lorsqu'on retire le support d'injecteur 1, le cône d'étanchéité 5 ne soit pas involontairement retiré en même temps hors de la culasse.
Dans la forme de réalisation suivant la figure 4, le cône d'étanchéité 5 et la rallonge 17 sont des éléments distincts en prise entre eux par serrage à la manière d'un mandrin, ce qui peut être avantageux dans certains cas particuliers; quant au reste, cette forme de réalisation ne diffère en principe pas de celle suivant la figure 3.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représen- tées dans les dessins, auxquelles d'autres modifications et variantes, spécia-
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. lement en ce qui concerne la forme des différents éléments, peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, la surface de siège conique de l'élément d'étanchéité 5 peut être divisée par une rainure annulaire exécutée au tour, ce qui améliore l'ajustage dans l'alésage conique 7, sans que l'étanchéité aux gaz ou la transmission de la chaleur en pâtissent.
REVENDICATIONS
1.- Injecteur pour moteurs à combustion, particulièrement pour moteurs Diesel, comportant un organe d'évacuation de la chaleur, d'une conductibilité thermique supérieure à celle de la matière qui l'entoure et qui évacue rapidement la chaleur, particulièrement celle se produisant à l'embouchure de l'injecteur et venant du cylindre, caractérisé en ce que cet organe d'évacuation de la chaleur a la forme d'un élément d'étanchéité conique qui s'emboîte librement sur le corps de l'injecteur non monté, mais qui, lorsque ce dernier est monté, serre à la fois sur le corps de l'injecteur et dans un alésage conique de la culasse du cylindre.
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The present invention relates to an injector for combustion engines, particularly diesel engines, and its aim is to improve the removal of heat from this injector, removal necessary due to thermal stresses.
To ensure the operation of a diesel engine, it is very important to keep the injector at a sufficiently low temperature. If the injectors are large, they can be cooled directly with oil, fuel or water. However, in small high speed combustion engines the injectors are so small that such a cooling method cannot be used. In this case, other means must be used. Thus, for example, it is known to provide the injector, particularly at its front part exposed to the combustion gases, with a copper sleeve, serving to evacuate the heat upwards in well cooled zones.
However, this measure is not sufficient in all cases to obtain a suitable cooling, since the surface in contact with the gases is not reduced, but rather enlarged. The reason for this is that the free space usually provided between the injector body and the cylinder head to avoid seizure, must also be maintained up to the seal seat with a copper bushing applied by rolling. increases the diameter of the heat absorbing surface and therefore increases contact with gases. Part of the good heat dissipation effect of the copper sleeve is therefore lost again.
Another disadvantage of nested and roll-applied copper bushings is that when the temperature increases caused by different expansions between copper and steel, the attachment of the copper bush to the injector body becomes necessarily less good which has the effect of reducing the heat transmission between the injector body and the copper cooling sleeve. It follows that a cylindrical fit between the steel part to be cooled and the copper cooling sleeve is only advantageous if the difference in expansion of the material is further compensated by measures which, of course, increase the cost of construction.
According to the present invention, these drawbacks are essentially avoided by ensuring that, while providing a special member for removing the heat, the surface area of the injector in contact with the gases is not increased, but substantially reduced. . The constructive problem to be solved is to design and mount the heat dissipating member in such a way that, when the injector is mounted, there is no more free space between the injector body and the cylinder head. of the cylinder on the one hand, so that only the head of the injector in which the holes are drilled, is still directly in contact with the gases, and that there are, on the other hand, when different thermal expansions occur, always intimate contact between the body of the injector and the organ serving to dissipate heat.
According to the invention, this problem is solved by giving the member serving to evacuate the heat, the form of a conical sealing element which fits freely on the body of the injector not yet mounted, but which, when the injector is mounted, clamps both on the injector body and in a conical seat of the cylinder head. When the injector is mounted in the cylinder head, pressure is exerted on the conical sealing member by the injector support head, through an elastic intermediate member. An intimate contact is thus obtained between the body of the injector and the heat removal member, also when the thermal expansions are different.
According to another embodiment of the invention, the tapered sealing member is provided with a sleeve-shaped extension which, when the injector is mounted, extends into the cooling water jacket. of the cylinder head surrounding the injector. The outer surface of the skirt of the extension is then directly bathed in the cooling water.
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dissement which effectively promotes heat removal from the injector.
According to another embodiment of the invention, the conical sealing member can also be executed so as to clamp the body of the injector as would a chuck. A method of fixing the injector is thus obtained which makes it easy to avoid forcing it by clamping.
The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, showing by way of example several embodiments.
FIG. 1 shows partially in cross section and partially in elevation, an injector mounted according to the invention in the cylinder head of the cylinder of a combustion engine and using as a heat discharge member a simple conical sealing element. FIG. 2 is a view similar to that of FIG. 1, with the difference that the conical sealing element has an extension which projects into the cooling water jacket surrounding the injector; Figure 3 is a view similar to those of Figures 1 and 2, in which the conical sealing member forms a sort of clamping mandrel in engagement with the body of the injector;
FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 3, the conical sealing element however being divided into several distinct parts which engage one into the other like the jaws of a mandrel.
In all the figures, the same elements are designated by the same reference numerals.
In FIG. 1, the number 1 designates the injector support to which is fixed, by the cap nut 2, the injector proper, the body 3 of which opens into the head 4 comprising the injection holes not shown. On the injector body 3 is fitted a conical sealing element or sealing cone made of a material which is a good heat conductor and plastic, for example aluminum or. copper, and which, when the nozzle is mounted in the cooled part of the cylinder head 6 of the cylinder, fits in a conical seat 7. The nut 2 is tightened by means of an elastic intermediate element or pressure element 8 , by the annular nut 9, against the sealing cone 5, which ensures at 10 a gas-tight closure.
The pressure element 8 is an elastic sleeve. When cold, the sealing cone 5 can be slid on the injector body 3, which can be cylindrical or have a conicity similar to that of the cone 5.
The device according to the invention operates as follows:
When, as a result of the running of the engine, the cylinder head and the injector heat up, the sealing element 5, the coefficient of expansion of which is greater than that of the injector body 3, has tendency to expand. However, the elastic pressure element 8 exerts a resistance to this expansion, in the direction of the injector support. Due to the conical fit of the sealing element 5 in the seat 7, the cone 5 is forced to fit. expand inwards by increasing the volume, so that the seal between the body 3 and the cone 5 tightens by pressure.
The magnitude of this pressure is determined by the resisting force of the elastic pressure element 8 and the obliqueness of the cone 5 in the cylinder head 6, the clamping pressure being maintained, within limits such as the injector ' is not distorted.
As the temperature increases, the contact between the injector body 3 and the conical sealing element 5, on the one hand, and between last and the cylinder head 6, on the other hand, is further improved by the ensuing pressure.
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Thanks to the arrangement according to the invention, the entry of gases between the sealing element 5 and the body 3 is effectively reduced as well as the heating which results therefrom. On the other hand, the heat transmission from the injector body 3 through the sealing member 5 to the cooled cylinder head 6 is very favorable.
The processes described during warm-up provide yet another advantage when disassembling the injector. If this is disassembled while the engine is hot, the sealing member 5 is removed with the injector body 3 off. cylinder head 6, because the tightening between elements 5 and 3 when hot fixes them to each other o But if the dismantling is done when the cylinder head is cold, the sealing element - tee 5 remains tight in the cylinder head 6; the injector body 3 can then be removed from the sealing cone 50
FIG. 2 shows an embodiment of the invention which provides particularly good cooling in addition to good sealing and efficient heat dissipation.
For this purpose, the sealing cone
5, which fits as described above on the injector body 3 has an extension 11 which, when the injector is mounted, extends into the cooling water jacket 12 of the cylinder head 6 surrounding the injector , where it is bathed directly by the cooling water o On the other hand, to prevent water from penetrating into the cylinder when removing the nozzle, the sealing cone 5 is previously tightened on its seat by means of of the nut 14, by means of the extension 11 and of a sleeve 13, the sealing at 9 being again ensured by the intermediary of the injector support 1 and of the nut 2, in the manner described in the embodiment of Figure 1.
In a manner known per se, other seal rings 15 and 16 can be mounted between the elements 10, 11, 14.
The assembly of the injector described with reference to Figures 1 and 2 necessitated a very precise completion in order to avoid a deformation by clamping of the body of the injector. An embodiment making it possible to avoid these possible deformations is shown in Figure 3 Here, the injector is no longer tightened by pressure on the injector nut 2 or on its support 1, but the sealing cone 5 is provided with an extension 17 extending upwards into the injector support head from where the cone can be clamped in the conical seat 7 of the cylinder head 6 by means of the annular nut 9, through an intermediate washer 18 and a retaining segment 19. The diameter of the bore of the sealing cone 5 is thus reduced, so that the injector body 3 is clamped therein as in a mandrel.
Gas-tightness is thus achieved by tightening the injector body 3 in the sealing cone 50. Deformation of the injector support and of the injector itself can therefore no longer occur, the first s '' fully adapting to the bore in the sealing cone 50 To prevent a possible retreat of the injector support, intermediate washers 20 are provided on which the nut 2 rests when the seal between the elements 5 and 3 loosens accidentally and the gas pressure pushes the injector body 3 outwards.
A rubber seal 21 prevents water from entering the cylinder when removing the injector The retaining ring 19, which has play in its groove towards the combustion chamber, but not in the other direction, ensures that when the injector support 1 is removed, the sealing cone 5 is not unintentionally withdrawn at the same time from the cylinder head.
In the embodiment according to FIG. 4, the sealing cone 5 and the extension 17 are separate elements engaged with one another by clamping in the manner of a mandrel, which may be advantageous in certain particular cases; as for the rest, this embodiment does not differ in principle from that according to FIG. 3.
The invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, to which other modifications and variations, special-
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. LEMENT as regards the shape of the various elements, can be made without departing from the scope of the invention. Thus, for example, the conical seat surface of the sealing member 5 can be divided by an annular groove executed by turning, which improves the fit in the conical bore 7, without the gas tightness or heat transmission suffer.
CLAIMS
1.- Injector for combustion engines, particularly for Diesel engines, comprising a heat dissipating member, of a thermal conductivity greater than that of the material which surrounds it and which rapidly dissipates heat, particularly that occurring at the mouth of the injector and coming from the cylinder, characterized in that this heat discharge member has the form of a conical sealing element which fits freely on the body of the unmounted injector , but which, when the latter is mounted, clamps both on the body of the injector and in a tapered bore of the cylinder head.