EP0466551A1 - Carter cylindres - Google Patents

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EP0466551A1
EP0466551A1 EP91401776A EP91401776A EP0466551A1 EP 0466551 A1 EP0466551 A1 EP 0466551A1 EP 91401776 A EP91401776 A EP 91401776A EP 91401776 A EP91401776 A EP 91401776A EP 0466551 A1 EP0466551 A1 EP 0466551A1
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cylinder
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oblong
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Xavier Frere
Patrick Letellier
Jean-François Lessous
Serge Heinry
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Renault SAS
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/14Cylinders with means for directing, guiding or distributing liquid stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/02Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
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    • F02F1/10Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/104Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using an open deck, i.e. the water jacket is open at the block top face

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder block comprising a water chamber intended to equip combustion engines, in particular those of motor vehicles.
  • Combustion engines using a coolant have cylindrical housings with passages or chambers of water so as to circulate water or any other coolant around the cylinders to lower the temperature.
  • the geometry of the chamber, as well as the respective positions of the inlet and outlet ports have given rise to numerous developments in order to improve the heat exchanges between the cylinders and the coolant.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and provides a simple means capable of achieving any kind of water circulation.
  • the cylinder block comprises a water chamber surrounding the cylinders provided with inlet and outlet orifices to ensure circulation of coolant.
  • the water chamber is blocked by at least one plugging device so that the coolant circulates along a predetermined path between the inlet and outlet orifices.
  • the shutter device is constituted by an oblong piece inserted in a sheath formed in the cylinder block and intersecting the water chamber.
  • the oblong part has at least one orifice allowing the passage of a predetermined flow of coolant.
  • the shutter device is located between the inlet orifice (s) and the orifice (s) for evacuating the water chamber so that the coolant follows a sweeping paperclip type circulation. successively the two longitudinal sides of the cylinder block.
  • the shutter device consists of an oblong piece (1) of folded sheet or any other material of similar characteristics.
  • the lateral edges (1a, 1b) of the part (1) are curved so that the section of the part is substantially semi-cylindrical.
  • This part (1) is intended to be inserted into a suitable orifice in the tablature (9a) of the cylinder block (9) so as to be housed in a cylindrical sheath (5) formed in the cylinder block (9) and intersecting the chamber d 'water (6), so as to obstruct the passage of the coolant.
  • the width of the sleeve (5) is less than that of the part (1), so that the lateral edges (1a, 1b) press in force on the walls of the sleeve (5).
  • This arrangement makes it possible to block the part (1) in rotation in its housing (5).
  • the cylinder housing (9) for an in-line four-cylinder engine has a water chamber (6) surrounding the cylinders.
  • the inlet (7) is positioned at the end of a side face, the water outlet or rising ports (4) are located on the upper face of the housing, in the vicinity of the immediately adjacent transverse face.
  • the shutter device is placed between the inlet (7) and outlet (4) ports on the shortest circuit.
  • the latter has cutouts in the upper ends of the lateral edges (1a, 1b).
  • the height of these cutouts is adapted so that the new upper end (1c) of the lateral edges is located under the tablature (9a) of the cylinder block, the point (3) of the part (1) resting against the lower end cylindrical sheath. It then suffices to size the section of the introduction orifice slightly smaller than the section of the cylindrical sheath so that the oblong part (1) once in place, the upper end of the lateral edges is able to abut against the lower surface of the tablature.
  • the installation of a partition in a water chamber can be carried out simply. All you need is an intersecting scabbard the room and push the shutter into it.
  • the sheath can be obtained either by drilling or directly by molding; no particular surface condition criteria is imposed given the strength assembly carried out.
  • the physical and mechanical characteristics of the obturating part, in particular its conductivity and its flexibility, and the absence of rigid connection between the cylinder block and the cylinder avoid the drawbacks of the above-mentioned ribs: the mechanical and thermal singularities exerted on the cylinder support disappear.

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Abstract

Carter cylindres (9) pour moteur à combustion comportant une chambre d'eau (6) entourant les cylindres munie d'orifices d'arrivée et d'évacuation pour assurer une circulation de liquide de refroidissement, caractérisé en ce que la chambre d'eau est barrée par au moins un dispositif obturateur (1) rapporté de sorte que le liquide de refroidissement circule suivant un chemin prédéterminé entre les orifices d'arrivée et d'évacuation. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un carter cylindres comportant une chambre d'eau destinés à équiper les moteurs à combustion notamment ceux des véhicules automobiles.
  • Les moteurs à combustion utilisant un liquide de refroidissement présentent des carters cylindriques avec des passages ou chambres d'eau de façon à faire circuler de l'eau ou tout autre liquide de refroidissement autour des cylindres pour en abaisser la température. La géométrie de la chambre, ainsi que les positions respectives des orifices d'entrée et de sortie ont donné lieu à de nombreux développement afin d'améliorer les échanges thermiques entre les cylindres et le liquide de refroidissement.
  • La demanderesse a développé une circulation originale dite en "trombone" décrite dans la demande de brevet FR-2.594.885 qui optimise ces échanges. La chambre d'eau est cloisonnée de sorte que le débit global de liquide de refroidissement balaie successivement les deux côtés longitudinaux du carter cylindres, avant de s'échapper.
  • Le cloisonnement de la chambre d'eau a été naturellement réalisé au moyen d'une nervure comme indiquée à la figure 4 de la demande de brevet précitée. Mais l'utilisation d'une telle nervure présente de nombreux inconvénients. En plus de la complexité de réalisation, ces nervures empêchent un correct refroidissement du cylindre sur lequel elles s'appuient, ce qui provoque une altération localisée de la chemise. Par ailleurs, la liaison mécanique ainsi établie entre le cylindre et le carter cylindres peut engendrer une déformation du cylindre.
  • La présente invention vise à pallier ces inconvénients et fournit un moyen simple susceptible de réaliser toute sorte de circulation d'eau.
  • Le carter cylindre, selon l'invention, comporte une chambre d'eau entourant les cylindres munie d'orifices d'arrivée et d'évacuation pour assurer une circulation de liquide de refroidissement.
  • Selon l'invention, la chambre d'eau est barrée par au moins un dispositif obturateur rapporté de sorte que le liquide de refroidissement circule suivant un chemin prédéterminé entre les orifices d'arrivée et d'évacuation.
  • Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le dispositif obturateur est constitué par une pièce oblongue insérée dans un fourreau formé dans le carter cylindre et intersectant la chambre d'eau.
  • Selon un mode particulier de l'invention, la pièce oblongue présente au moins un orifice autorisant le passage d'un débit prédéterminé de liquide de refroidissement.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif obturateur est situé entre le ou les orifices d'entrée et le ou les orifices d'évacuation de la chambre d'eau de façon que le liquide de refroidissement suive une circulation de type trombone balayant successivement les deux côtés longitudinaux du carter cylindres.
  • L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de l'invention pris à titre nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif obturateur,
    • la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un carter cylindre montrant le positionnement du dispositif obturateur.
    • la figure 3 est une vue en perspective du carter cylindres avec un éclaté local au niveau de l'obturateur et montrant le trajet de la circulation d'eau en "trombone".
  • Conformément aux figures, le dispositif obturateur est constitué d'une pièce oblongue (1) en tôle pliée ou en tout autre matériau de caractéristiques similaires. Les bords latéraux (1a, 1b) de la pièce (1) sont incurvés de sorte que la section de la pièce soit sensiblement semi-cylindrique.
  • Cette pièce (1) est destinée à être insérée dans un orifice adapté de la tablature (9a) du carter cylindres (9) pour venir se loger dans un fourreau cylindrique (5) formé dans le carter cylindres (9) et intersectant la chambre d'eau (6), de façon à obstruer le passage du liquide de refroidissement. La largeur du fourreau (5) est inférieure à celle de la pièce (1), de sorte que les bords latéraux (1a, 1b) appuient en force sur les parois du fourreau (5). Cet agencement permet de bloquer en rotation la pièce (1) dans son logement (5). Dans la réalisation figurée, le carter cylindres (9) pour moteur quatre cylindres en ligne comporte une chambre d'eau (6) entourant les cylindres. L'orifice d'arrivée (7) est positionné à l'extrémité d'une face latérale, les orifices d'évacuation ou de montée d'eau (4) sont situés sur la face supérieure du carter, au voisinage de la face transversale immédiatement adjacente. Le dispositif obturateur est placé entre les orifices d'arrivée (7) et d'évacuation (4) sur le circuit le plus court. Ainsi, le liquide de refroidissement circule d'un côté des cylindres, puis de l'autre coformément au principe de la circulation en "trombone".
  • Pour assurer le blocage axial dans le fourreau (5) de la pièce (1), cette dernière présente des découpes dans les extrémités supérieures des bords latéraux (1a, 1b). La hauteur de ces découpes est adaptée de façon que la nouvelle extrémité supérieure (1c) des bords latéraux se situe sous la tablature (9a) du carter cylindre, la pointe (3) de la pièce (1) en appui contre l'extrémité inférieure du fourreau cylindrique. Il suffit alors de dimensionner la section de l'orifice d'introduction légèrement inférieur à la section du fourreau cylindrique pour que la pièce oblongue (1) une fois en place, l'extrémité supérieure des bords latéraux est à même de venir en butée contre la surface inférieure de la tablature.
  • Les zones de la chambre d'eau situées de part et d'autre du dispositif obturateur étant moins irriguée par le liquide de refroidissement, il apparaît préférable de créer un certain débit de liquide de refroidissement au travers de l'obturateur. Ce débit est réalisé grâce à la lumière (2) et aux passages autour de la pointe (3) formant l'extrémité inférieure de la pièce 1.
  • Grâce au dispositif obturateur selon l'invention, la mise en place d'une cloison dans une chambre d'eau peut être réalisée simplement. Il suffit de disposer d'un fourreau intersectant la chambre et d'y enfoncer la pièce obturatrice. Le fourreau peut être obtenu soit par perçage ou soit directement au moulage ; aucun critère d'état de surface particulier n'est imposé compte tenu du montage en force réalisé. Les caractéristiques physiques et mécaniques de la pièce obturatrice, en particulier sa conductibilité et sa flexibilité, et l'absence de liaison rigide entre le carter cylindres et le cylindre évitent les inconvénients des nervures précitées : les singularités mécaniques et thermiques s'exerçant sur le cylindre d'appui disparaissent.

Claims (8)

1°) Carter cylindres pour moteur à combustion comportant une chambre d'eau (6) entourant les cylindres munie d'orifices d'arrivée (7) et d'évacuation (4) pour assurer une circulation de liquide de refroidissement, la chambre d'eau (6) étant barrée par au moins une pièce oblongue (1) insérée dans un fourreau (5) formé dans le carter cylindrique (9) et intersectant la chambre d'eau (6) de sorte que le liquide de refroidissement circule suivant un chemin prédéterminé entre les orifices d'arrivée (7) et d'évacuation (4) caractérisé en ce que la pièce oblongue (1) est réalisée en tôle pliée.
2°) Carter cylindres suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce oblongue (1) a ses bords latéraux incurvés de sorte que la section de la pièce soit sensiblement semi-cylindrique.
3°) Carter cylindres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le fourreau (5) a une largeur inférieure à celle de la pièce (1).
4°) Carter cylindres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce oblongue permet le passage d'un certain débit de liquide de refroidissement.
5°) Carter cylindres suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce (1) est percée d'au moins une lumière (2) assurant le débit de liquide.
6°) Carter cylindres suivant l'une quelconque des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la pièce (1) se termine en pointe (3) ce qui permet le passage d'un certain débit de liquide autour de cette pointe (3).
7°) Carter cylindres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'orifice d'introduction de la pièce (1) défini dans la tablature (9a) soit de section inférieure à la section de fourreau (5) et en ce que l'extrémité supérieure (1 c) des bords latéraux (1 a, 1 b) puisse s'étendre sous la surface inférieure de la tablature (9 a).
8°) Carter cylindres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif obturateur est situé entre les orifices d'entrée et d'évacuation du liquide de refroidissement de sorte que le liquide de refroidissement suivent une circulation en trombone balayant successivement les deux côtés longitudinaux du carter cylindres.
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