EP1273774A1 - Gicleur de refroidissement à piston - Google Patents

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EP1273774A1
EP1273774A1 EP20020356115 EP02356115A EP1273774A1 EP 1273774 A1 EP1273774 A1 EP 1273774A1 EP 20020356115 EP20020356115 EP 20020356115 EP 02356115 A EP02356115 A EP 02356115A EP 1273774 A1 EP1273774 A1 EP 1273774A1
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EP
European Patent Office
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piston
fluid
bore
downstream
cooling
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EP20020356115
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EP1273774B1 (fr
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Christophe Bontaz
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Bontaz Centre SA
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Bontaz Centre SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/08—Cooling of piston exterior only, e.g. by jets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2559—Self-controlled branched flow systems
    • Y10T137/265—Plural outflows
    • Y10T137/2663—Pressure responsive

Definitions

  • the present invention relates to sprinklers cooling of the pistons of an internal combustion engine, for spraying a cooling fluid such as oil against the piston bottom, i.e. against the face of piston outside the explosion chamber, or in a gallery piston.
  • a cooling fluid such as oil against the piston bottom, i.e. against the face of piston outside the explosion chamber, or in a gallery piston.
  • Piston cooling jets usually used are attachments, fixed on the crankcase and communicating with a cooling fluid supply orifice.
  • the position of the nozzle is precisely determined to achieve a jet of coolant directed to a specific area of the piston bottom or piston gallery.
  • the cooling nozzles generally have a valve, to inhibit the circulation of fluid from cooling as long as the cooling system pressure did not exceed a determined threshold value.
  • nozzle structures are used, the valve is made by a ball, pushed back by a spring compression to a seat to block a fluid passage from cooling. These structures are short and compact.
  • the inventors have observed that the sprinklers of valve cooling used so far work correctly and give satisfaction for a limited time, duration after which wear phenomena appear which disturb the sealing of the valve and its correct functioning.
  • the the correct operating time is shorter as the nominal pressure of the coolant prevailing in the cooling pipes is high.
  • Wear changes mainly the opening characteristics of the valve, i.e. the fluid pressure necessary to trigger it: new, the valve opens at a correct nominal pressure; after wear, the valve opens at lower pressure, up to half of the correct nominal pressure, therefore below the idle speed of the motor. This results in a disturbance of the general pressure fluid in the engine.
  • the invention results from the observation that the wear phenomena are inevitable because of the very structure of the ball valve: under high pressure, phenomena occur of oscillation and vibration of the ball, phenomena which cause wear faults.
  • the problem proposed by the present invention is to design a new valve sprinkler structure, capable of to function properly for a significantly longer period long, especially without significant wear.
  • a piston valve does not have the disadvantages of oscillation and vibration of the ball valves, so that one use satisfactory can be achieved for a significantly longer period long.
  • Another problem that the invention proposes to solve is to reduce the size of the nozzle in the engine cylinder.
  • the piston valves of document JP 07 317519 A lead to a relatively large size, and in particular a relatively large length downstream of the outlet orifices of the valve for guiding the piston. Too long downstream of the valve outlet openings there is a risk of collision with rotating engine components such as the crankshaft or the crankshaft counterweight.
  • the invention aims to reduce the total length of the nozzle, and in particular the length of the nozzle exceeding in the engine cylinder downstream of the radial passage outlet structure fluid and outlet tube.
  • the invention provides a piston cooling nozzle for a internal combustion, comprising a part of a nozzle penetrating shaped to engage in an engine bore and to receive a cooling fluid arriving through said bore, comprising an internal valve to modulate the flow of fluid according to its pressure, and comprising a structure of outlet with radial passage of fluid in the nozzle body and at outlet tube, suitable for transmitting the cooling leaving the internal valve and directing it in a jet against the bottom of the engine piston to be cooled;
  • the internal valve comprises a piston, having a downstream section with lateral surface cylindrical guide engaged in longitudinal sliding in a guide bore integral with the nozzle body, having a head shutter oriented upstream in the direction of flow of the coolant to come selectively wear against a annular closure seat integral with the nozzle body and crossed by the coolant, and the internal valve includes an axially engaged helical compression spring between a downstream surface integral with the nozzle body and a surface downstream of the piston to urge the piston upstream against the annular shutter seat.
  • Such a structure has great endurance, high stability, which reduces oscillations and very wear phenomena.
  • the guide bore in which the piston slides is essentially inside a section upstream of the nozzle body, upstream of the radial fluid passage, and fluid conduction passages axially conduct the fluid from downstream of the annular obturation seat to radial passage of fluid as soon as the piston moves away from the seat sealing ring, so that, in the open state of the valve internal, the piston is located mainly upstream of the passage radial of fluid.
  • downstream section of piston has a downstream coaxial housing in which engages and is guided the upstream end portion of the coil spring of compression.
  • the nozzle body includes a through axial bore, in which is engaged without play and held in position a tubular jacket with axial bore a downstream section of which forms the guide bore receiving the section downstream of the piston, the tubular jacket having a shoulder internal intermediate forming the annular obturation seat, at minus a radial hole being provided in the wall of the tubular jacket immediately downstream of the annular shutter seat to drive radially the fluid towards one or more peripheral passages provided between the outer surface of the tubular jacket and the surface of the axial bore passing through the nozzle body, said peripheral passages being adapted to axially drive the coolant from the radial hole (s) to radial passage of fluid in the nozzle body.
  • the piston is upstream of the passage fluid outlet radial.
  • peripheral passage (s) are made by a larger axial bore section diameter, while the tubular liner has an outer diameter substantially constant leaving an annular intermediate space through which the coolant flows.
  • the tubular jacket is made of steel sintered, while the piston is made of steel.
  • the piston is made of steel.
  • the piston comprises, between its downstream section with cylindrical lateral guide surface and head obturation, an external annular recess defining, with the wall of the guide bore, an annular housing communicating by radial piston holes with an axial piston bore open downstream in the axial bore through the body which leads the coolant to the radial passage of fluid in the nozzle body.
  • the piston in the open state of the valve, the piston is clearly upstream of the radial passage of fluid outlet.
  • the annular obturation seat can be a ring ring added in the axial bore passing through the body of nozzle.
  • a piston cooling jet for a internal combustion includes a nozzle body 1, a valve internal 2, and an output structure 3 adapted to transmit the cooling fluid leaving the valve and for directing it jet at least against the bottom of a piston to cool.
  • the nozzle body 1 comprises a penetrating part 4, shaped to engage in a motor bore and to receive a cooling fluid arriving through said engine bore.
  • the nozzle body 1 has a protruding part 5, intended to protrude into the engine cylinder and carry the outlet structure 3.
  • the internal valve 2 comprises a piston 6, having a downstream section 7 with a lateral surface 8 cylindrical guide engaged in longitudinal sliding in a guide bore 9 integral with the nozzle body 1.
  • the piston 6 comprises a closure head 10, oriented upstream in the direction of flow of the coolant to come and carry selectively against an annular closure seat 11 secured sprinkler body 1 and having a seat bore 12 for be crossed by the coolant.
  • the internal valve 2 further comprises a spring compression helical 13, engaged axially between a span downstream 14 integral with the nozzle body 1 and a downstream surface 15 of the piston 6, to urge piston 6 upstream against the seat sealing ring 11.
  • the outlet structure 3 comprises at least one passage radial of fluid 17 in the nozzle body 1, and at least one tube outlet 18 having a first end fitted into the passage corresponding fluid radial 17.
  • the piston 6 slides in the guide bore 9 to inside an upstream section 16 of nozzle body 1, upstream of the radial passage of fluid 17, between a closed position of valve and a valve open position. In position valve opening, the piston 6 remains essentially upstream of the radial passage of fluid 17.
  • the invention provides, in both of the illustrated embodiments, passages of fluid conduction conducting the fluid axially from downstream from the annular obturation seat 11 to the radial passage of fluid 17 as soon as the piston moves away from the annular seat obturation 11.
  • the fluid conduction passages will be described below, and have different structures in both of the illustrated embodiments.
  • the downstream section 7 of the piston 6 comprises a downstream coaxial housing 19 in which engages and is guided the upstream end portion 20 of the coil spring of compression 13.
  • the nozzle body 1 includes an axial through bore 21, along the axis I-I of the body of nozzle 1, in which the piston 6 slides axially.
  • a shirt tubular 22 is engaged without play and held in position in the axial bore passing through 21, in the protruding part 5 of the nozzle, being engaged between a downstream plug 39 and a ring upstream 40.
  • the tubular jacket 22 includes an axial bore 23, a downstream section forms the guide bore 9 receiving the section downstream of the piston 6.
  • the tubular liner 22 includes a shoulder internal intermediate forming the annular obturation seat 11.
  • At least one radial hole 24 is provided in the wall of the tubular liner 22, immediately downstream of the annular seat obturation 11, to conduct the fluid radially to one or several peripheral passages 25 provided between the external surface of the tubular jacket 22 and the surface of the axial bore through 21 of the nozzle body 1.
  • the peripheral passages 25 are suitable for axially conducting the coolant from the radial hole (s) 24 to the radial passage of fluid 17 in the nozzle body 1.
  • the piston 6 can be placed permanently in upstream of the radial passage of fluid 17 in the nozzle body 1, and the protruding part 5 can thus have a reduced volume.
  • peripheral passages 25 are produced by a section of bore axial through 21 of larger diameter, while the jacket tubular 22 has a substantially constant external diameter, leaving an annular intermediate space through which the fluid flows cooling.
  • the shirt tubular 22 can advantageously be made of sintered steel, while the piston 6 is made of steel. This results in a very low coefficient of friction, and good lubrication between the piston 6 and the tubular jacket 22, facilitating the movements of the piston without wear and reducing the risks of seizing.
  • This first embodiment further promotes the stability of the valve, by the fact that the valve is submitted upstream at coolant pressure, while it is not downstream subject only to air pressure and the restoring force of the spring.
  • the valve is therefore either open when the fluid pressure is greater than the force of the spring, either closed in the case otherwise, but never vibrates between the two positions.
  • the piston 6 comprises, between its downstream section 7 with a lateral cylindrical surface 8 of guide and shutter head 10, an external annular recess 26 defining, with the wall of the guide bore 9, a annular housing communicating by radial piston holes 27 with an axial bore of piston 28 open downstream in the axial bore through body 21 which conducts the fluid cooling down to the radial passage of fluid 17 in the body sprinkler 1.
  • This second structure also makes it possible to place the piston 6 permanently upstream of the radial passage of fluid 17 in the nozzle body 1, ensuring the axial conduction of the fluid from the annular obturation seat 11 to the radial passage fluid 17.
  • vent 29 downstream of the housing containing the spring helical compression 13, vent 29 allowing passage air in and out of the spring housing during movement of the piston 6.
  • the vent 29 is produced in the downstream plug 39.
  • the seat sealing ring 11 is an annular ring 30, attached in the axial bore passing through 21 of the nozzle body.
  • the coolant arrives from the upstream end 31, in a bore of the engine block.
  • the fluid pressure cooling is above a predetermined threshold, the fluid pushes the piston 6 against the return force exerted by the helical compression spring 13, so that the coolant can pass between the shutter head 10 and the annular closure seat 11.
  • the fluid cooling passes radially through the radial holes 24, then axially along the peripheral passages 25, to reach the radial passage of fluid 17 and exit through the tubes of exit 18.
  • the fluid cooling passes between the annular closure seat 11 and the shutter head 10 is distributed in the annular recess external 26, passes radially towards the center through the radial holes piston 27, then moves axially in the axial bore of piston 28 then in the axial bore passing through 21 of the body which leads the coolant to the radial passage of fluid 17 and outlet tube 18.
  • Figure 7 illustrates the installation of a sprinkler according to the invention in an internal combustion engine.
  • the figure illustrates an engine part, comprising an engine half-cylinder.
  • the nozzle 32 is attached to the wall of the housing.
  • cylinder 33 inside the engine, for taking fluid from cooling flowing in a cooling pipe 34 and to spray the coolant into the cylinder engine against the bottom 35 of the engine piston 36, i.e. against the face of the engine piston which is outside the chamber explosion 37.
  • the penetrating part 4 of the nozzle 32 is engaged in a corresponding bore of cylinder housing 33, communicating with the cooling pipe 34.
  • the nozzle is thus fixed by any known means, for example force fitted or screwed into the corresponding bore in cylinder housing 33.
  • the part protruding 5 of the nozzle 32 protrudes inside the cylinder engine. We can see the outlet tube 18, which is bent so that its outlet port 38 is directed upwards against the bottom 35 of piston 36.
  • An internal combustion engine can thus include advantageously piston cooling nozzles according to the invention, as described above, set out in the piston chambers and adapted to each project the fluid of cooling in a concentrated jet against the bottom of a piston.

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Abstract

Un gicleur de refroidissement selon l'invention permet le refroidissement du piston d'un moteur à combustion interne. Le gicleur comprend un corps de gicleur (1) à partie pénétrante conformée pour s'engager dans un alésage du moteur et pour recevoir le fluide de refroidissement. Le gicleur comprend un clapet interne constitué d'un piston (6) guidé à coulissement dans un alésage de guidage (9) du corps de gicleur (1). Le piston (6) comporte une tête d'obturation (10) orientée vers l'amont et venant porter contre un siège annulaire d'obturation (11). Le piston est repoussé vers le siège annulaire d'obturation (11) par un ressort hélicoïdal de compression (13). On réalise ainsi un gicleur de refroidissement à clapet interne présentant une plus grande endurance pour les circuits de refroidissement de moteur à haute pression.

Description

La présente invention concerne les gicleurs de refroidissement des pistons d'un moteur à combustion interne, permettant de projeter un fluide de refroidissement tel que de l'huile contre le fond de piston, c'est-à-dire contre la face de piston extérieure à la chambre d'explosion, ou dans une galerie de piston.
Les gicleurs de refroidissement de piston habituellement utilisés sont des pièces rapportées, fixées sur le carter moteur et communiquant avec un orifice d'amenée de fluide de refroidissement. La position du gicleur est déterminée avec précision pour réaliser un jet de fluide de refroidissement dirigé vers une zone précise du fond de piston ou de la galerie de piston.
Les gicleurs de refroidissement comportent généralement un clapet, permettant d'inhiber la circulation de fluide de refroidissement tant que la pression du circuit de refroidissement n'a pas dépassé une valeur de seuil déterminée.
On utilise généralement des structures de gicleur dont le clapet est réalisé par une bille, repoussée par un ressort de compression vers un siège pour obturer un passage de fluide de refroidissement. Ces structures sont courtes et peu encombrantes.
Les inventeurs ont pu constater que les gicleurs de refroidissement à clapet utilisés jusqu'à présent fonctionnent correctement et donnent satisfaction pendant une durée limitée, durée après laquelle apparaissent des phénomènes d'usure qui perturbent l'étanchéité du clapet et son fonctionnement correct. La durée de fonctionnement correct est d'autant plus courte que la pression nominale du fluide de refroidissement régnant dans les canalisations de refroidissement est élevée. L'usure modifie principalement les caractéristiques d'ouverture du clapet, c'est-à-dire la pression de fluide nécessaire pour le déclencher : à neuf, le clapet ouvre à une pression nominale correcte ; après usure, le clapet ouvre à une pression inférieure, pouvant atteindre la moitié de la pression nominale correcte, donc au dessous du régime ralenti du moteur. Il en résulte une perturbation de la pression générale du fluide dans le moteur.
L'invention résulte de l'observation selon laquelle les phénomènes d'usure sont inévitables à cause de la structure même du clapet à bille : sous haute pression, il se produit des phénomènes d'oscillation et de vibration de la bille, phénomènes qui engendrent les défauts d'usure.
On connaít par ailleurs du document JP 07 317519 A un gicleur pour refroidissement de moteur dont le clapet comprend un piston repoussé contre un siège par un ressort et coulissant dans un alésage axial communiquant avec un passage radial de fluide. La structure est longue et encombrante, car l'ouverture du clapet nécessite de déplacer et de guider le piston en aval du passage radial de fluide.
Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de gicleur à clapet, susceptible de fonctionner de façon correcte pendant une durée nettement plus longue, en particulier sans usure sensible.
De façon surprenante, selon l'invention, on peut avantageusement remplacer le clapet à bille par un clapet à piston. Dans des conditions d'utilisation similaires, à haute pression, un clapet à piston ne présente pas les inconvénients d'oscillation et de vibration des clapets à bille, de sorte qu'une utilisation satisfaisante peut être obtenue pendant une durée nettement plus longue.
Un autre problème que l'invention se propose de résoudre est de réduire l'encombrement du gicleur dans le cylindre moteur. En effet, les clapets à piston du document JP 07 317519 A conduisent à un encombrement relativement important, et notamment une longueur relativement importante en aval des orifices de sortie du clapet pour le guidage du piston. Une longueur trop importante en aval des orifices de sortie du clapet fait courir un risque de collision avec les éléments rotatifs du moteur tels que le vilebrequin ou le contre-poids de vilebrequin.
Ainsi, l'invention vise à réduire la longueur totale du gicleur, et notamment la longueur de gicleur dépassant dans le cylindre moteur en aval de la structure de sortie à passage radial de fluide et à tube de sortie.
Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit un gicleur de refroidissement de piston d'un moteur à combustion interne, comportant un corps de gicleur à partie pénétrante conformée pour s'engager dans un alésage du moteur et pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage, comportant un clapet interne pour moduler le débit de fluide en fonction de sa pression, et comportant une structure de sortie à passage radial de fluide dans le corps de gicleur et à tube de sortie, adaptée pour transmettre le fluide de refroidissement sortant du clapet interne et pour le diriger en jet contre le fond du piston de moteur à refroidir ; le clapet interne comprend un piston, ayant un tronçon aval à surface latérale cylindrique de guidage engagée à coulissement longitudinal dans un alésage de guidage solidaire du corps de gicleur, ayant une tête d'obturation orientée vers l'amont dans le sens d'écoulement du fluide de refroidissement pour venir porter sélectivement contre un siège annulaire d'obturation solidaire du corps de gicleur et traversé par le fluide de refroidissement, et le clapet interne comprend un ressort hélicoïdal de compression, engagé axialement entre une portée aval solidaire du corps de gicleur et une surface aval du piston pour solliciter le piston vers l'amont contre le siège annulaire d'obturation.
Une telle structure présente une grande endurance, une grande stabilité, qui réduit les oscillations et réduit très sensiblement les phénomènes d'usure.
Selon l'invention, l'alésage de guidage dans lequel le piston coulisse est essentiellement à l'intérieur d'un tronçon amont du corps de gicleur, en amont du passage radial de fluide, et des passages de conduction de fluide conduisent axialement le fluide depuis l'aval du siège annulaire d'obturation jusqu'au passage radial de fluide dès que le piston s'écarte du siège annulaire d'obturation, de façon que, à l'état ouvert du clapet interne, le piston se situe essentiellement en amont du passage radial de fluide.
On peut avantageusement prévoir que le tronçon aval de piston comporte un logement coaxial aval dans lequel s'engage et est guidée la partie d'extrémité amont du ressort hélicoïdal de compression.
Dans une première réalisation, le corps de gicleur comprend un alésage axial traversant, dans lequel est engagée sans jeu et maintenue en position une chemise tubulaire à alésage axial dont un tronçon aval forme l'alésage de guidage recevant le tronçon aval de piston, la chemise tubulaire ayant un épaulement intermédiaire interne formant le siège annulaire d'obturation, au moins un trou radial étant prévu dans la paroi de chemise tubulaire immédiatement en aval du siège annulaire d'obturation pour conduire radialement le fluide vers un ou plusieurs passages périphériques prévus entre la surface externe de la chemise tubulaire et la surface de l'alésage axial traversant du corps de gicleur, lesdits passages périphériques étant adaptés pour conduire axialement le fluide de refroidissement depuis le ou les trous radiaux jusqu'au passage radial de fluide dans le corps de gicleur. De la sorte, à l'état ouvert du clapet, le piston se trouve en amont du passage radial de sortie de fluide.
Par exemple, le ou les passages périphériques sont réalisés par un tronçon d'alésage axial traversant de plus grand diamètre, tandis que la chemise tubulaire a un diamètre externe sensiblement constant laissant un espace intermédiaire annulaire par lequel s'écoule le fluide de refroidissement.
De préférence, la chemise tubulaire est réalisée en acier fritté, tandis que le piston est en acier. On favorise ainsi considérablement le glissement entre le piston et la chemise, réduisant ainsi les phénomènes d'usure et les risques de grippage.
Selon une autre réalisation, le piston comporte, entre son tronçon aval à surface latérale cylindrique de guidage et la tête d'obturation, un évidement annulaire externe définissant, avec la paroi de l'alésage de guidage, un logement annulaire communiquant par des trous radiaux de piston avec un alésage axial de piston ouvert vers l'aval dans l'alésage axial traversant de corps qui conduit le fluide de refroidissement jusqu'au passage radial de fluide dans le corps de gicleur. De la sorte, à l'état ouvert du clapet, le piston est nettement en amont du passage radial de sortie de fluide.
Le siège annulaire d'obturation peut être une bague annulaire rapportée dans l'alésage axial traversant du corps de gicleur.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:
  • la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une structure de gicleur selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective en section partielle du gicleur de la figure 1, assemblé ;
  • la figure 3 est une vue de face en coupe longitudinale du gicleur des figures 1 et 2, illustrant le fonctionnement ;
  • la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un gicleur selon un second mode de réalisation de la présente invention ;
  • la figure 5 est une vue en perspective en section partielle du gicleur de la figure 4, assemblé ;
  • la figure 6 est une vue de face en coupe longitudinale du gicleur des figures 4 et 5, illustrant le fonctionnement ; et
  • la figure 7 illustre un gicleur selon l'invention incorporé dans un moteur à combustion interne.
Dans les deux modes de réalisation illustrés sur les figures, un gicleur de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne comporte un corps de gicleur 1, un clapet interne 2, et une structure de sortie 3 adaptée pour transmettre le fluide de refroidissement sortant du clapet et pour le diriger en jet au moins contre le fond d'un piston à refroidir.
Le corps de gicleur 1 comprend une partie pénétrante 4, conformée pour s'engager dans un alésage du moteur et pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage du moteur. Le corps de gicleur 1 comporte une partie dépassante 5, destinée à dépasser dans le cylindre moteur et à porter la structure de sortie 3.
Dans les deux modes de réalisation, le clapet interne 2 comprend un piston 6, ayant un tronçon aval 7 à surface latérale 8 cylindrique de guidage engagée à coulissement longitudinal dans un alésage de guidage 9 solidaire du corps de gicleur 1. Le piston 6 comprend une tête d'obturation 10, orientée vers l'amont dans le sens d'écoulement du fluide de refroidissement pour venir porter sélectivement contre un siège annulaire d'obturation 11 solidaire du corps de gicleur 1 et comportant un alésage de siège 12 pour être traversé par le fluide de refroidissement.
Le clapet interne 2 comprend en outre un ressort hélicoïdal de compression 13, engagé axialement entre une portée aval 14 solidaire du corps de gicleur 1 et une surface aval 15 du piston 6, pour solliciter le piston 6 vers l'amont contre le siège annulaire d'obturation 11.
On comprend que, dans ses déplacements le long de l'axe longitudinal I-I du gicleur, le piston 6 est parfaitement guidé, ce qui évite tout risque d'oscillation et d'instabilité, de sorte que le gicleur présente une plus grande endurance et une plus faible usure.
La structure de sortie 3 comprend au moins un passage radial de fluide 17 dans le corps de gicleur 1, et au moins un tube de sortie 18 ayant une première extrémité emmanchée dans le passage radial de fluide 17 correspondant.
Le piston 6 coulisse dans l'alésage de guidage 9 à l'intérieur d'un tronçon amont 16 de corps de gicleur 1, en amont du passage radial de fluide 17, entre une position de fermeture de clapet et une position d'ouverture de clapet. En position d'ouverture de clapet, le piston 6 reste essentiellement en amont du passage radial de fluide 17.
Ainsi, le piston coulissant de façon étanche dans l'alésage de guidage 9 s'oppose a priori au passage de fluide entre le siège annulaire d'obturation 11 et le passage radial de fluide 17. Pour assurer le passage du fluide, l'invention prévoit, dans l'un et l'autre des modes de réalisation illustrés, des passages de conduction de fluide conduisant le fluide axialement depuis l'aval du siège annulaire d'obturation 11 jusqu'au passage radial de fluide 17 dès que le piston s'écarte du siège annulaire d'obturation 11. Les passages de conduction de fluide seront décrits ci-après, et présentent des structures différentes dans l'un et l'autre des modes de réalisation illustrés.
Pour utiliser un ressort hélicoïdal de compression 13 de grande longueur sans augmenter la longueur de la partie dépassante 5 du gicleur dans le cylindre moteur, le tronçon aval 7 du piston 6 comporte un logement coaxial aval 19 dans lequel s'engage et est guidée la partie d'extrémité amont 20 du ressort hélicoïdal de compression 13.
Dans les deux modes de réalisation, le corps de gicleur 1 comprend un alésage axial traversant 21, selon l'axe I-I du corps de gicleur 1, dans lequel coulisse axialement le piston 6.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, une chemise tubulaire 22 est engagée sans jeu et maintenue en position dans l'alésage axial traversant 21, dans la partie dépassante 5 du gicleur, en étant engagée entre un bouchon aval 39 et une bague amont 40. La chemise tubulaire 22 comprend un alésage axial 23 dont un tronçon aval forme l'alésage de guidage 9 recevant le tronçon aval du piston 6.
La chemise tubulaire 22 comprend un épaulement intermédiaire interne formant le siège annulaire d'obturation 11.
On prévoit au moins un trou radial 24 dans la paroi de la chemise tubulaire 22, immédiatement en aval du siège annulaire d'obturation 11, pour conduire radialement le fluide à un ou plusieurs passages périphériques 25 prévus entre la surface externe de la chemise tubulaire 22 et la surface de l'alésage axial traversant 21 du corps de gicleur 1. Les passages périphériques 25 sont adaptés pour conduire axialement le fluide de refroidissement depuis le ou les trous radiaux 24 jusqu'au passage radial de fluide 17 dans le corps de gicleur 1.
De la sorte, on peut disposer le piston 6 en permanence en amont du passage radial de fluide 17 dans le corps de gicleur 1, et la partie dépassante 5 peut ainsi avoir un volume réduit.
Dans la réalisation illustrée sur les figures 1 à 3, les passages périphériques 25 sont réalisés par un tronçon d'alésage axial traversant 21 de plus grand diamètre, tandis que la chemise tubulaire 22 a un diamètre externe sensiblement constant, laissant un espace intermédiaire annulaire par lequel s'écoule le fluide de refroidissement.
Dans ce même mode de réalisation illustré, la chemise tubulaire 22 peut avantageusement être réalisée en acier fritté, tandis que le piston 6 est en acier. Il en résulte un très faible coefficient de frottement, et une bonne lubrification entre le piston 6 et la chemise tubulaire 22, facilitant les mouvements du piston sans usure et diminuant les risques de grippage.
Ce premier mode de réalisation favorise encore la stabilité du clapet, par le fait que le clapet est soumis en amont à la pression de fluide de refroidissement, alors qu'il n'est soumis en aval qu'à la pression de l'air et à la force de rappel du ressort. Le clapet est donc soit ouvert quand la pression de fluide est supérieure à la force du ressort, soit fermé dans le cas contraire, mais ne vibre jamais entre les deux positions.
Dans le mode de réalisation des figures 4 à 6, on retrouve un corps de gicleur 1 ayant les mêmes moyens essentiels que ceux du mode de réalisation précédent, ces moyens étant repérés par les mêmes références numériques, de sorte qu'il est superflu de les décrire à nouveau. On se référera pour cela aux dessins.
Dans ce second mode de réalisation, le piston 6 comporte, entre son tronçon aval 7 à surface latérale 8 cylindrique de guidage et la tête d'obturation 10, un évidement annulaire externe 26 définissant, avec la paroi de l'alésage de guidage 9, un logement annulaire communiquant par des trous radiaux de piston 27 avec un alésage axial de piston 28 ouvert vers l'aval dans l'alésage axial traversant 21 de corps qui conduit le fluide de refroidissement jusqu'au passage radial de fluide 17 dans le corps de gicleur 1.
Cette seconde structure permet également de placer le piston 6 en permanence en amont du passage radial de fluide 17 dans le corps de gicleur 1, en assurant la conduction axiale du fluide depuis le siège annulaire d'obturation 11 jusqu'au passage radial de fluide 17.
Dans le premier mode de réalisation des figures 1 à 3, on prévoit un évent 29 en aval du logement contenant le ressort hélicoïdal de compression 13, l'évent 29 permettant le passage d'air dans et hors du logement du ressort lors des mouvements du piston 6. L'évent 29 est réalisé dans le bouchon aval 39.
Par contre, dans le second mode de réalisation des figures 4 à 6, il n'est pas nécessaire de prévoir un évent en aval du ressort hélicoïdal de compression 13, l'échappement de fluide se faisant par les passages de conduction de fluide de refroidissement.
Dans ce même second mode de réalisation, le siège annulaire d'obturation 11 est une bague annulaire 30, rapportée dans l'alésage axial traversant 21 du corps de gicleur.
Le fonctionnement du gicleur est expliqué sur les figures 3 et 6.
Le fluide de refroidissement arrive par l'extrémité amont 31, dans un alésage du bloc moteur. Lorsque la pression du fluide de refroidissement est supérieure à un seuil prédéterminé, le fluide repousse le piston 6 à l'encontre de l'effort de rappel exercé par le ressort hélicoïdal de compression 13, de sorte que le fluide de refroidissement peut passer entre la tête d'obturation 10 et le siège annulaire d'obturation 11.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le fluide de refroidissement passe radialement à travers les trous radiaux 24, puis axialement le long des passages périphériques 25, pour atteindre le passage radial de fluide 17 et sortir par les tubes de sortie 18.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, le fluide de refroidissement passe entre le siège annulaire d'obturation 11 et la tête d'obturation 10, se répartit dans l'évidement annulaire externe 26, passe radialement vers le centre par les trous radiaux de piston 27, puis se déplace axialement dans l'alésage axial de piston 28 puis dans l'alésage axial traversant 21 du corps qui conduit le fluide de refroidissement jusqu'au passage radial de fluide 17 et au tube de sortie 18.
La figure 7 illustre l'implantation d'un gicleur selon l'invention dans un moteur à combustion interne. La figure illustre une partie de moteur, comprenant un demi-cylindre moteur.
Le gicleur 32 est rapporté sur la paroi du carter de cylindre 33, à l'intérieur du moteur, pour prélever du fluide de refroidissement circulant dans une canalisation de refroidissement 34 et pour projeter le fluide de refroidissement dans le cylindre moteur contre le fond 35 du piston 36 de moteur, c'est-à-dire contre la face du piston de moteur qui est extérieure à la chambre d'explosion 37.
La partie pénétrante 4 du gicleur 32 est engagée dans un alésage correspondant du carter de cylindre 33, communiquant avec la canalisation de refroidissement 34. Le gicleur est ainsi fixé par tout moyen connu, par exemple emmanché en force ou vissé dans l'alésage correspondant du carter de cylindre 33. La partie dépassante 5 du gicleur 32 dépasse dans l'intérieur du cylindre moteur. On distingue le tube de sortie 18, qui est cintré de façon que son orifice de sortie 38 soit dirigé vers le haut contre le fond 35 du piston 36.
Un moteur à combustion interne peut ainsi comprendre avantageusement des gicleurs de refroidissement à piston selon l'invention, tels que décrits précédemment, fixés dans la ou les chambres de piston et adaptés pour projeter chacun le fluide de refroidissement en un jet concentré contre le fond d'un piston.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims (8)

  1. Gicleur (32) de refroidissement de piston (36) d'un moteur à combustion interne, comportant un corps de gicleur (1) à partie pénétrante (4) conformée pour s'engager dans un alésage du moteur et pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage, comportant un clapet interne (2) pour moduler le débit de fluide en fonction de sa pression, et comportant une structure de sortie (3) à passage radial de fluide (17) dans le corps de gicleur (1) et à tube de sortie (18), adaptée pour transmettre le fluide de refroidissement sortant du clapet interne (2) et pour le diriger en jet au moins contre le fond (35) du piston (36) de moteur à refroidir, le clapet interne (2) comprenant un piston (6), ayant un tronçon aval (7) à surface latérale (8) cylindrique de guidage engagée à coulissement longitudinal dans un alésage de guidage (9) solidaire du corps de gicleur (1), ayant une tête d'obturation (10) orientée vers l'amont dans le sens d'écoulement du fluide de refroidissement pour venir porter sélectivement contre un siège annulaire d'obturation (11) solidaire du corps de gicleur (1) et traversé par le fluide de refroidissement, et le clapet interne (2) comprenant un ressort hélicoïdal de compression (13), engagé axialement entre une portée aval (14) solidaire du corps de gicleur (1) et une surface aval (15) du piston (6) pour solliciter le piston (6) vers l'amont contre le siège annulaire d'obturation (11),
    caractérisé en ce que l'alésage de guidage (9) dans lequel le piston (6) coulisse est essentiellement à l'intérieur d'un tronçon amont (16) du corps de gicleur (1), en amont du passage radial de fluide (17), et des passages de conduction de fluide (24, 25 ; 26, 27, 28) conduisent axialement le fluide depuis l'aval du siège annulaire d'obturation (11) jusqu'au passage radial de fluide (17) dès que le piston (6) s'écarte du siège annulaire d'obturation (11), de façon que, à l'état ouvert du clapet interne (2), le piston (6) se situe essentiellement en amont du passage radial de fluide (17).
  2. Gicleur de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon aval (7) de piston (6) comporte un logement coaxial aval (19) dans lequel s'engage et est guidée la partie d'extrémité amont (20) du ressort hélicoïdal de compression (13) .
  3. Gicleur de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps de gicleur (1) comprend un alésage axial traversant (21), dans lequel est engagée sans jeu et maintenue en position une chemise tubulaire (22) à alésage axial (23) dont un tronçon aval forme l'alésage de guidage (9) recevant le tronçon aval de piston (6), la chemise tubulaire (22) ayant un épaulement intermédiaire interne formant le siège annulaire d'obturation (11), au moins un trou radial (24) étant prévu dans la paroi de chemise tubulaire (22) immédiatement en aval du siège annulaire d'obturation (11) pour conduire radialement le fluide vers un ou plusieurs passages périphériques (25) prévus entre la surface externe de la chemise tubulaire (22) et la surface de l'alésage axial traversant (21) du corps de gicleur (1), lesdits passages périphériques (25) étant adaptés pour conduire axialement le fluide de refroidissement depuis le ou les trous radiaux (24) jusqu'au passage radial de fluide (17) dans le corps de gicleur (1).
  4. Gicleur de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les passages périphériques (25) sont réalisés par un tronçon d'alésage axial traversant (21) de plus grand diamètre, tandis que la chemise tubulaire (22) a un diamètre externe sensiblement constant laissant un espace intermédiaire annulaire par lequel s'écoule le fluide de refroidissement.
  5. Gicleur de refroidissement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la chemise tubulaire (22) est réalisée en acier fritté, tandis que le piston (6) est en acier.
  6. Gicleur de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston (6) comporte, entre son tronçon aval (7) à surface latérale (8) cylindrique de guidage et la tête d'obturation (10), un évidement annulaire externe (26) définissant, avec la paroi de l'alésage de guidage (9), un logement annulaire communiquant par des trous radiaux de piston (27) avec un alésage axial de piston (28) ouvert vers l'aval dans l'alésage axial traversant (21) de corps qui conduit le fluide de refroidissement jusqu'au passage radial de fluide (17) dans le corps de gicleur.
  7. Gicleur de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le siège annulaire d'obturation (11) est une bague annulaire (30) rapportée dans l'alésage axial traversant (21) du corps de gicleur (1).
  8. Moteur à combustion interne comprenant au moins un gicleur à piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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