EP1743094A1 - Conduit de refroidissement moteur - Google Patents

Conduit de refroidissement moteur

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Publication number
EP1743094A1
EP1743094A1 EP05746650A EP05746650A EP1743094A1 EP 1743094 A1 EP1743094 A1 EP 1743094A1 EP 05746650 A EP05746650 A EP 05746650A EP 05746650 A EP05746650 A EP 05746650A EP 1743094 A1 EP1743094 A1 EP 1743094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conduit
duct
cooling fluid
turbulence
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05746650A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrick Orval
Christian Racamier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1743094A1 publication Critical patent/EP1743094A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02F1/108—Siamese-type cylinders, i.e. cylinders cast together
    • 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
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads

Definitions

  • the present invention relates to the removal of heat from a material in contact with a coolant, and more particularly the cooling of the parts of an internal combustion engine of a motor vehicle, such as for example the cooling of the partition separating two adjacent cylinders of an internal combustion engine cylinder block.
  • a cylinder block is a fixed part of an internal combustion engine. It is generally produced by molding, and has cavities, called chambers, in which a fluid circulates to cool the cylinders.
  • the partition separating two adjacent cylinders is in contact with the cooling fluid only over a small area. In order to improve the cooling of the partition, drilling is carried out connecting the two water chambers.
  • the patent FR 2609501 describes a cooling duct pierced in the partition separating two adjacent cylinders, one end of which is in relation to a first water chamber of the cylinder block, and the other of which opens into a second water chamber.
  • a cooling duct comprising means creating turbulence in the flow.
  • the turbulence means provide the surface of the conduit which is in contact with the cooling fluid with a roughness of at least 100 ⁇ m.
  • the turbulence means can be produced on all or part of the duct.
  • These turbulence means can consist of a thread. The advantage of using a thread is that it comes from a simple machining operation which follows the drilling operation of the conduit. In addition, the height of the threads can be adjusted at the time of the tapping operation so as to have the best compromise between heat exchange and flow speed as a function of the diameter of the conduit and the pressure difference between the two chambers.
  • This duct may be in relation to two chambers of the same part, or it may be in relation to chambers of different parts of the engine.
  • the chambers are considered to be separate, that is to say that the cooling fluid circulating in these chambers is not at the same pressure value.
  • it may be related to a cylinder head chamber and to a chamber of the cylinder block.
  • the invention also provides for this purpose an internal combustion engine part having at least two chambers in which a cooling fluid circulates, the chambers being connected by at least one conduit in which the cooling fluid also circulates, the conduit comprising means for turbulence of the flow of cooling fluid circulating inside.
  • the invention also provides for this purpose an internal combustion engine comprising at least two parts each having at least one chamber, and having at least one duct connecting a chamber of the first part to a chamber of the second part, characterized in that the duct comprises means for turbulence in the flow of cooling fluid which circulates inside this duct.
  • the invention also provides a method of manufacturing a cooling duct produced in a part of a motor vehicle, the duct being in relation to at least one chamber in which a cooling fluid circulates, the method comprising a step of piercing the duct in the room and a step of • • shaping of means for turbulence of the flow circulating in this conduit.
  • the shaping step can be a step of threading the conduit.
  • FIG. 1 is a top view partial view of a cylinder block showing the position of a conduit drilled in the partition separating two adjacent cylinders.
  • - Figure 2 is a sectional view of the partition in which the conduit according to the invention is pierced.
  • FIG. 1 shows a top view of a part of a cylinder casing 1 of an internal combustion engine.
  • the cylinder casing 1 is a molded part made of steel, cast iron or even aluminum.
  • H has outer walls 2, and at least two hollow cylinders 3 and 4 provided to receive the pistons of the engine.
  • the cylinders 3 and 4 are longitudinally adjacent, that is to say in the direction of the length of the cylinder housing 1.
  • a partition 5 separates them.
  • the adjacent cylinders can touch.
  • the partition represents the part common to the two adjacent cylinders.
  • Chambers 6 and 7 are arranged on each side of the assembly consisting of cylinders 3 and 4.
  • a fluid circulates in chambers 6 and 7 to cool the cylinders 3 and 4.
  • Chambers 6 and 7 are considered to be separate, it that is to say that the cooling fluid circulating in these chambers is not at the same pressure value.
  • the partition 5 has a duct 8 which connects the two water chambers 6 and 7. The duct 8 makes it possible to improve the cooling of the partition 5.
  • the conduit 8 is produced by drilling your partition 5.
  • a hole can be provided for passing the forest in the outer walls 2.
  • the passage orifice can be closed subsequently with an insert 10.
  • the conduit 8 drilled inside the partition 5 comprises means for turbulence of the flow of cooling fluid flowing in this duct.
  • These means correspond to a thread 9 produced by tapping the conduit 8. This operation follows the drilling operation.
  • the thread 9 can be produced over all or part of the length of the conduit.
  • the height of the threads of the thread 9 must at least allow an average roughness of 100 ⁇ m to be obtained.
  • the crest of the threads of the thread 9 can be of projecting shape, or rounded to limit the drop in flow in the conduit.
  • These turbulence means make it possible to reduce the thickness of the boundary layer of the flow of cooling fluid.
  • These means also make it possible to increase the exchange surfaces between the material of the partition 5 and the cooling fluid and therefore to improve the cooling of the partition 5.
  • These means are particularly advantageous in areas where the thermomechanical constraints are high. and whose size is limited.
  • the conduit can consist of a tube inserted in the casting of the cylinder block, It can also be inserted by fitting into a hole in the partition.

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Abstract

L'invention concerne le refroidissement des moteurs à combustion interne. Il s'agit d'un conduit (8) de refroidissement d'un moteur à combustion interne reliant deux chambres (6) et (7) dans lesquelles circule un fluide de refroidissement. Le conduit (8) comporte des moyens de turbulence du flux de fluide de refroidissement qui circule à l'intérieur de ce conduit (8).

Description

CONDUIT DE REFROIDISSEMENT MOTEUR
La présente invention concerne l'évacuation de chaleur d'un matériau en contact avec un fluide réfrigérant, et plus particulièrement le refroidissement des pièces d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comme par exemple le refroidissement de la cloison séparant deux cylindres adjacents d'un carter cylindres de moteur à combustion interne. Un carter cylindre est une pièce fixe d'un moteur à combustion interne. Il est généralement réalisé par moulage, et présente des cavités, appelées chambres, dans lesquelles circule un fluide pour refroidir les cylindres. Cependant la cloison séparant deux cylindres adjacents n'est en contact avec le fluide de refroidissement que sur une petite surface. Dans le but d'améliorer le refroidissement de la cloison, on réalise des perçages mettant en relation les deux chambres d'eau. Le brevet FR 2609501 décrit un conduit de refroidissement percé dans la cloison séparant deux cylindres adjacents dont une extrémité est en relation avec une première chambre d'eau du carter cylindre, et dont l'autre débouche dans une deuxième chambre d'eau. Pour augmenter le refroidissement de la cloison, on joue sur l'architecture des chambres et sur des ajutages qui permettent de générer une différence de pression plus importante, ce qui engendre une augmentation de la vitesse d'écoulement du fluide de refroidissement dans le conduit. Cependant la conception devient très complexe et augmente les pertes de charge globales que la pompe à eau doit compenser, et les échanges de chaleur entre le matériau et le liquide de refroidissement peuvent rester insuffisants. L'invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique. Dans ce but elle fournit un conduit de refroidissement comportant des moyens créant une turbulence de l'écoulement. Ces moyens augmentent la surface d'échange entre le fluide de refroidissement et le matériau. Ils contribuent à l'élimination de la couche limite en perturbant l'écoulement du liquide de refroidissement en contact avec la paroi du matériau. Les moyens de turbulences procurent à la surface du conduit qui est en contact avec le fluide de refroidissement une rugosité d'au moins 100 μm. Les moyens de turbulences peuvent être réalisés sur tout ou partie du conduit Ces moyens de turbulence peuvent consister en un filetage. L'avantage d'utiliser un filetage est qu'il provient d'une opération d'usinage simple qui suit l'opération de perçage du conduit. De plus, on peut régler la hauteur des filets du filetage au moment de l'opération de taraudage de manière à avoir le meilleur compromis entre les échanges thermique et la vitesse d'écoulement en fonction du diamètre du conduit et de la différence de pression entre les deux chambres. Ce conduit peut être en relation avec deux chambres d'une même pièce, ou il peut être en relation avec des chambres de pièces différentes du moteur. Les chambres sont considérées comme distinctes, c'est-à-dire que le fluide de refroidissement circulant dans ces chambres n'est pas à la même valeur de pression. Par exemple il peut être en relation avec une chambre de la culasse et avec une chambre du carter cylindre. L'invention fournit aussi à cet effet une pièce de moteur à combustion interne présentant aux moins deux chambres dans lesquelles circule un fluide de refroidissement, les chambres étant reliées par au moins un conduit dans lequel circule aussi le fluide de refroidissement, le conduit comportant des moyens de turbulence du flux du fluide de refroidissement circulant à l'intérieur. L'invention fournit également à cet effet un moteur à combustion interne comportant au moins deux pièces présentant chacune au moins une chambre, et présentant au moins un conduit reliant une chambre de la première pièce à une chambre de la deuxième pièce, caractérisé en ce que le conduit comporte des moyens de turbulence au flux de fluide de refroidissement qui circule à l'intérieur de ce conduit. L'invention fournit également un procédé de fabrication d'un conduit de refroidissement réalisé dans une pièce de véhicule automobile, le conduit étant en relation avec au moins une chambre dans laquelle circule un fluide de refroidissement, le procédé comportant une étape de perçage du conduit dans la pièce et une étape de •• mise en forme de moyens de turbulence du flux circulant dans ce conduit. L'étape de mise en forme peut être une étape de filetage du conduit. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus partielle d'un carter cylindres montrant la position d'un conduit percé dans la cloison séparant deux cylindres adjacents. - la figure 2 est une vue en coupe de la cloison de séparation dans laquelle est percé le conduit selon l'invention. La figure 1 montre en vue de dessus une partie d'un carter cylindre 1 de moteur à combustion interne, Le carter cylindre 1 est une pièce moulée en acier, en fonte, ou encore en aluminium. H comporte des parois extérieures 2, et au moins deux cylindres creux 3 et 4 prévus pour recevoir les pistons du moteur. Les cylindres 3 et 4 sont adjacents longitudinalement, c'est-à-dire dans le sens de la longueur du carter cylindres 1. Une cloison 5 les sépare. Dans certains arrangements, pour diminuer l'encombrement longitudinal du moteur, les cylindres adjacents peuvent se toucher. Dans ces cas, la cloison de séparation représente la partie commune aux deux cylindres adjacents. Des chambres 6 et 7 sont disposées de chaque côtés de l'ensemble constitué des cylindres 3 et 4. Un fluide circule dans les chambres 6 et 7 pour refroidir les cylindres 3 et 4. Les chambres 6 et 7 sont considérées comme distinctes, c'est-à-dire que le fluide de refroidissement circulant dans ces chambres n'est pas à la même valeur de pression. En référence aussi à la figure 2, la cloison 5 présente un conduit 8 qui relie les àeux chambres d'eau 6 et 7. Le conduit 8 permet d'améliorer le refroidissement de la cloison 5. La différence de pression du fluide de refroidissement entre les chambres 6 et 7 permette d'en faire circuler une partie dans le conduit 8. Dans cet exemple de réalisation, le conduit 8 est réalisé par perçage de ta cloison 5. Pour le perçage de la cloison 5, en fonction de l'inclinaison du conduit à réaliser, on peut prévoir un orifice de passage du forêt dans les parois extérieures 2. L'orifice de passage peut être obturé par la suite avec un insert 10. Selon l'invention, le conduit 8 percé à l'intérieur de la cloison 5 comporte des moyens de turbulence du flux de fluide de refroidissement circulant dans ce conduit. Ces moyens correspondent ici à un filetage 9 réalisé par taraudage du conduit 8. Cette opération suit l'opération de perçage. Le filetage 9 peut être réalisé sur tout ou partie de la longueur du conduit. La hauteur des filets du filetage 9 doit au moins permettre d'obtenir une rugosité moyenne de 100 μm. La crête des filets du filetage 9 peut être de forme saillante, ou arrondie pour limiter la baisse de l'écoulement dans le conduit. Ces moyens de turbulence permettent de réduire l'épaisseur de la couche limite du flux de fluide de refroidissement. Ces moyens permettent également d'augmenter les surfaces d'échange entre le matériau de la cloison 5 et le fluide de refroidissement et donc d'améliorer le refroidissement de la cloison 5. Ces moyens sont particulièrement avantageux dans les zones dont les contraintes thermomécaniques sont fortes et dont l'encombrement est limité. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le conduit peut être constitué d'un tube inséré à la coulée du carter cylindre, Il peut aussi être inséré par emmanchement dans un perçage de la cloison.

Claims

Revendications
1) Conduit (8) de refroidissement d'un moteur à combustion interne reliant deux chambres (6) et (7), à l'intérieur duquel circule un fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de turbulence du flux de fluide de refroidissement.
2) Conduit (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de turbulence sont dimensionnés pour conférer une rugosité d'au moins de 100 μm.
3) Conduit (8) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de turbulence sont réalisés sur tout ou partie du conduit (8).
4) Conduit (8) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de turbulence du flux comportent un filetage (9).
5) Conduit (8) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est disposé dans la cloison (5) séparant deux cylindres adjacents (2) et (3) du moteur.
6) Pièce de moteur à combustion interne présentant aux moins deux chambres (6) et (7) dans lesquelles circule un fluide de refroidissement, les chambres (6) et (7) étant reliées par au moins un conduit (8) dans lequel circule aussi le fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le conduit (8) comporte des moyens de turbulence du flux du fluide de refroidissement circulant à l'intérieur,
7) Moteur à combustion interne comportant au moins deux pièces présentant chacune au moins une chambre, et présentant un conduit (8) reliant une chambre de la première pièce à une chambre de la deuxième pièce, caractérisé en ce que le conduit (8) comporte des moyens de turbulence du flux de fluide de refroidissement qui circule à l'intérieur de ce conduit (8).
8) Procédé de fabrication d'un conduit (8) de refroidissement de moteur à combustion interne, le conduit (8) étant en relation avec au moins une chambre dans laquelle circule un fluide de refroidissement, le procédé comportant une étape de perçage du conduit (8), caractérisé en ce que le procédé comporte une étape de mise en forme de moyens de turbulence du flux de fluide de refroidissement circulant dans ce conduit (8).
9) Procédé de fabrication d'un conduit (8) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de mise en forme de moyens de turbulence est une étape de taraudage du conduit (8).
EP05746650A 2004-04-26 2005-04-18 Conduit de refroidissement moteur Withdrawn EP1743094A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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FR0450780A FR2869356B1 (fr) 2004-04-26 2004-04-26 Conduit de refroidissement moteur
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EP1743094A1 true EP1743094A1 (fr) 2007-01-17

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EP (1) EP1743094A1 (fr)
FR (1) FR2869356B1 (fr)
WO (1) WO2005106232A1 (fr)

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WO2005106232A1 (fr) 2005-11-10

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