EP3500746B1 - Conduit externe d'une sortie d'une volute d'une pompe à fluide caloporteur d'un moteur thermique d'un véhicule - Google Patents

Conduit externe d'une sortie d'une volute d'une pompe à fluide caloporteur d'un moteur thermique d'un véhicule Download PDF

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EP3500746B1
EP3500746B1 EP17754766.8A EP17754766A EP3500746B1 EP 3500746 B1 EP3500746 B1 EP 3500746B1 EP 17754766 A EP17754766 A EP 17754766A EP 3500746 B1 EP3500746 B1 EP 3500746B1
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cylinder block
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transfer fluid
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circulation
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Renault SAS
Nissan Motor Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an engine comprising a cylinder block.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising such an engine.
  • a heat engine usually comprises a cylinder block closed by a cylinder head.
  • the engine comprises a cooling circuit in which a heat transfer fluid is circulated by means of a pump and which, in turn, is cooled by passing through a radiator.
  • a pump conventionally comprises a volute, one outlet of which is connected by a conduit to an internal circuit of the cylinder block comprising cooling chambers allowing circulation of this fluid around the cylinders of the engine.
  • a general problem of such an engine is linked to the fact that the pump and part of the cooling circuit, the duct of which connecting the outlet of the volute to the internal circuit of the cylinder block, are conventionally arranged at the level of an external face of the engine and then has a size which is not suitable for the dimensions of the engine compartment of today's vehicles.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks associated with the state of the art.
  • the invention relates to a motor according to claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle comprising such an engine.
  • a cylinder block 8 may, for reasons of lightening, be made of aluminum and for economic reasons and in large series may be made in a foundry of the high-pressure casting type.
  • this cylinder block 8 comprises an internal circuit 7 for the circulation of a heat transfer fluid otherwise called "cooling liquid" which is intended for example to cool the engine by allowing circulation of this fluid around the cylinders of the engine.
  • the internal circuit 7 comprises an internal supply conduit 15 formed by at least one cooling chamber, one inlet 6 of which comprising an inlet orifice, opens into a mounting cavity 14 of this cylinder block 8.
  • This mounting cavity 14 also includes an outlet 4 provided with an orifice of a volute 3 of a heat transfer fluid pump 2 for circulating this pressurized fluid in a cooling circuit of this engine.
  • This outlet 4 is an orifice 4 communicating with the cavity of the volute 3 of the pump 2.
  • a pump 2 is preferably arranged in a housing defined in the engine and in particular in a housing defined in the cylinder block 8 and this , so as to reduce the size of the motor.
  • the volute 3, also called the “high-pressure chamber” of the pump 2 is intended to receive a blade 17, or a turbine, contributing to the circulation of the pressurized fluid in the cooling circuit.
  • This vane 17 is mounted on one end 16 of a pump shaft passing through a pump body (not shown) on either side.
  • This volute 3 is formed in the cylinder block 8 and it comprises in a intermediate part, arranged for example substantially in line with the axis of the pump, a supply inlet (not shown) provided with an orifice intended to allow the pump 2 of the engine to be supplied with heat transfer fluid.
  • this cylinder block 8 also comprises an external duct 1 from the outlet 4 of the volute 3 of the pump 2 which is fixed to the external face 9 of this casing 8.
  • This external duct 1 can be a removable part which is attached to the outer face 9.
  • the outer conduit 1 comprises first and second components 5a, 5b which can be two separate parts which are assembled/connected to each other in a sealed manner. Alternatively, these first and second components 5a, 5b can together form a single piece.
  • This external duct 1 is arranged in the mounting cavity 14 while being mechanically and sealingly linked to the external face 9 of the cylinder block 8.
  • This mechanical connection is made from cooperation between fixing elements, in particular elements of screwing, with a connection zone 10.
  • This connection zone 10 is preferably defined at the level of a peripheral edge of this assembly cavity 14.
  • the first component 5a is capable of guiding the heat transfer fluid via a second channel 11b from the outlet 4 of the volute towards the inlet 6 of the internal circuit 7 for circulation of the heat transfer fluid defined in the cylinder block 8.
  • the first component 5a is capable of participating in guiding the heat transfer fluid from the outlet 4 of the volute towards the inlet 6 of the internal circuit 7.
  • This first component 5a of this external conduit 1 forms with the second component 5b a first channel 11a for circulation of the heat transfer fluid to at least one device of the cooling circuit.
  • a device is another consumer heat transfer fluid of the cooling circuit which can be, for example, a heat exchanger such as a heater or even an engine oil exchanger better known by the acronym "EMO" to evacuate the heat produced in the engine oil sump level.
  • the first channel 11a comprises an outlet 19 provided with an orifice.
  • This outlet 19 is included in a connecting part 18 of the second component 5b which has a generally cylindrical shape and on which part 18 one end of a connecting conduit, also called hoses, can be fixed in order to connect the external conduit 1 to the cooling circuit device.
  • a connecting conduit also called hoses
  • the internal circuit 7 can comprise a control element (not shown) for the circulation of the pressurized heat transfer fluid.
  • This control element placed downstream of the inlet 6, makes it possible to manage the flow at the level of the cooling chambers of the internal circuit 7.
  • This control element can be a solenoid valve, a controlled valve or even a thermostatic valve.
  • the external duct 1 is then adapted to a variable circulation of the heat transfer fluid for cooling the cylinder block 8. Indeed, when the control element is in a closed position of the internal circuit 7, the flow rate of the fluid passing through the second channel 11b described below and which continues to supply the outlet 19 so as not to interrupt the supply of fluid to the other consumers.
  • the first component 5a of this external conduit 1 is capable of guiding the heat transfer fluid from the outlet 4 of the volute 3 of the pump 2 towards the inlet 6 of the internal circuit 7 comprising the internal supply conduit 15 formed of at least a cooling chamber. More precisely, the first component 5a forms with the external face 9 of the casing 8 and in particular with the assembly cavity 14, the second channel 11b for the circulation of the heat transfer fluid towards this inlet 6 of the internal circuit 7.
  • the first component 5a of this external duct 1 comprises a passage zone 12 for the heat transfer fluid from the second channel 11b to the first channel 11a.
  • This passage zone 12 is preferably included on a part of this first component 5a which can be defined equidistant from the ends 24a, 24b of this component 5a visible on the figure 2 .
  • This passage zone 12 is ensured by openings 13 visible in a cross section of the passage zone 12 on the picture 3 which is essentially an inverted "U" shape.
  • the passage zone 12 comprises side walls 23 which each comprise an opening 13. These openings 13 participate in the passage of the heat transfer fluid from the second channel 11b to the first channel 11a.
  • this cylinder block 8 when the pump 2 performs a circulation of the coolant in the cooling circuit, the fluid is then evacuated from the pump 2 via the outlet 4 of the volute 3 to circulate under pressure in the second channel 11b in the direction of the arrows referenced 20. By thus circulating in this second channel 11b, this fluid is then led both to the internal circuit 7 defined in the cylinder block 8 via the inlet 6, and to at least one device of the cooling circuit by crossing the passage zone 12 in particular the openings 13 defined in this zone 12 in accordance with the direction of the arrows referenced 21.
  • Such an external conduit 1 thus makes it possible to channel the pressurized heat transfer fluid in the continuity of the volute 3 of the pump 2 to minimize pressure drop.
  • an external conduit 1 is easily mechanically connected to the external face 9 of the cylinder block 8 and is also compatible with cylinder block 8 manufactured according to various foundry processes and in particular according to a high casting type foundry process. pressure.

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Description

  • La présente invention concerne un moteur comprenant un carter-cylindres.
  • L'invention concerne également un véhicule notamment un véhicule automobile, comportant un tel moteur.
  • Dans l'état de la technique, un moteur thermique comporte habituellement un carter-cylindres fermé par une culasse. Pour le bon fonctionnement du moteur, ces carters doivent être refroidis. Pour ce faire, le moteur comprend un circuit de refroidissement dans lequel un fluide caloporteur est mis en circulation au moyen d'une pompe et qui, à son tour, est refroidi en traversant un radiateur. Une telle pompe comprend classiquement une volute dont une sortie est reliée par un conduit à un circuit interne du carter-cylindres comportant des chambres de refroidissement permettant une circulation de ce fluide autour des cylindres du moteur.
  • Un problème général d'un tel moteur, voir par exemple le moteur divulgué dans le document US5503117A , est lié au fait que la pompe et une partie du circuit de refroidissement dont le conduit reliant la sortie de la volute au circuit interne du carter-cylindres, sont classiquement agencées au niveau d'une face externe du moteur et présente alors un encombrement qui n'est pas adapté aux dimensions du compartiment moteur des véhicules d'aujourd'hui.
  • En effet, les constructeurs automobiles et/ou les motoristes cherchent actuellement à réaliser au vue des dimensions de tels compartiments, des moteurs de plus en plus compacts et présentant néanmoins des performances améliorées en terme de puissance et/ou de rendement qui impliquent souvent un accroissement de contraintes thermiques au niveau de ces derniers.
  • Dans l'optique de réduire cet encombrement, on connaît dans l'état de la technique une solution prévoyant une intégration de la pompe dans le carter-cylindres du moteur ainsi que du conduit reliant la sortie de volute de cette pompe au circuit interne du carter-cylindres.
  • Toutefois, une telle solution ne peut être mise en oeuvre que dans un nombre limité de carter-cylindres car sa réalisation dépend intrinsèquement du procédé de fonderie utilisé pour la fabrication de ce carter-cylindres.
  • La présente invention vise à pallier ces inconvénients liés à l'état de la technique.
  • Dans ce dessein, l'invention porte sur un moteur selon la revendication 1.
  • Dans d'autres modes de réalisation :
    • le conduit externe comprend une deuxième composante formant avec la première composante un premier canal de circulation du fluide caloporteur vers au moins un dispositif du circuit de refroidissement ;
    • la première composante forme avec la face externe du carter un deuxième canal de circulation du fluide caloporteur vers ladite entrée du circuit interne de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres ;
    • la première composante comprend une zone de passage du fluide caloporteur du deuxième canal vers un premier canal ;
    • une zone de passage du fluide caloporteur du deuxième canal vers un premier canal comprend au moins une ouverture ;
    • la première composante et une deuxième composante sont deux pièces distinctes qui sont reliées l'une à l'autre de manière étanche ;
    • la première composante et une deuxième composante forment ensemble une pièce monobloc, et
    • le conduit externe est une pièce amovible et/ou une pièce rapportée.
  • Dans d'autres modes de réalisation :
    • la face externe dudit carter comprend une cavité de montage dudit conduit externe ;
    • le carter-cylindres est fabriqué selon un procédé de fonderie de type coulée haute pression ;
    • le carter-cylindres est en aluminium ou en alliage d'aluminium ;
    • la cavité de montage forme une cavité notamment pourvue de deux orifices correspondant respectivement à la sortie de la volute de la pompe à fluide caloporteur et à l'entrée du circuit interne de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres, et
    • la cavité de montage comprend une zone de liaison au niveau de laquelle le conduit externe est relié mécaniquement et de manière étanche à la face externe du carter-cylindres.
  • L'invention concerne également un véhicule notamment un véhicule automobile comprenant un tel moteur.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux figures, réalisé à titre d'exemple indicatif et non limitatif :
    • la figure 1 représente en perspective une vue en coupe d'une partie d'un carter-cylindres comprenant une pompe de fluide caloporteur et un conduit externe selon le mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 représente une vue en coupe d'une partie du carter-cylindres comprenant la pompe de fluide caloporteur et le conduit externe selon le mode de réalisation de l'invention, et
    • la figure 3 représente une vue en coupe transversale selon une ligne III-III d'une partie du conduit externe agencé sur une face externe du carter-cylindres comprenant une zone de passage du fluide caloporteur selon le mode de réalisation de l'invention.
  • Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
  • On a représenté sur les figures 1 à 3, une partie d'un carter-cylindres 8 d'un moteur thermique d'un véhicule notamment un véhicule automobile comportant classiquement ce carter-cylindres 8 appelé communément « bloc cylindres », coiffé d'une culasse. Un tel carter-cylindres 8 peut-être, pour des raisons d'allègement, fabriqué en aluminium et pour des raisons économiques et de grande série peut être réalisé en fonderie de type coulée haute pression.
  • De manière connue, ce carter-cylindres 8 comporte un circuit interne 7 de circulation d'un fluide caloporteur autrement appelé « liquide de refroidissement » qui est destiné par exemple à refroidir le moteur en permettant une circulation de ce fluide autour des cylindres du moteur. Le circuit interne 7 comporte un conduit interne d'alimentation 15 formé d'au moins une chambre de refroidissement, dont une entrée 6 comprenant un orifice d'entrée, débouche dans une cavité de montage 14 de ce carter-cylindres 8.
  • Cette cavité de montage 14 comprend également une sortie 4 pourvue d'un orifice d'une volute 3 d'une pompe à fluide caloporteur 2 pour la mise en circulation de ce fluide sous pression dans un circuit de refroidissement de ce moteur. Cette sortie 4 est un orifice 4 communiquant avec la cavité de la volute 3 de la pompe 2. Une telle pompe 2 est de préférence agencée dans un logement défini dans le moteur et en particulier dans un logement défini dans le carter-cylindres 8 et ce, de manière à réduire l'encombrement du moteur. La volute 3 également appelée « chambre de haute-pression » de la pompe 2 est destinée à recevoir une aube 17, ou une turbine, contribuant à la circulation du fluide sous pression dans le circuit de refroidissement. Cette aube 17 est montée sur une extrémité 16 d'un axe de pompe traversant de part et d'autre un corps de pompe (non représenté). Cette volute 3 est formée dans le carter-cylindres 8 et elle comporte dans une partie intermédiaire, agencée par exemple sensiblement au droit de l'axe de pompe une entrée d'alimentation (non représentée) pourvue d'un orifice destiné à permettre l'alimentation de la pompe 2 du moteur en fluide caloporteur.
  • Sur les figures 1 à 3, ce carter-cylindres 8 comprend également un conduit externe 1 de la sortie 4 de la volute 3 de la pompe 2 qui est fixé sur la face externe 9 de ce carter 8. Ce conduit externe 1 peut être une pièce amovible qui est rapportée sur la face externe 9. Le conduit externe 1 comprend des première et deuxième composantes 5a, 5b qui peuvent être deux pièces distinctes qui sont assemblées/reliées l'une avec l'autre de manière étanche. Dans une alternative, ces première et deuxième composantes 5a, 5b peuvent former ensemble une pièce monobloc.
  • Ce conduit externe 1 est agencé dans la cavité de montage 14 en étant lié mécaniquement et de manière étanche à la face externe 9 du carter-cylindres 8. Cette liaison mécanique est réalisée à partir d'une coopération entre des éléments de fixation notamment des éléments de vissage, avec une zone de liaison 10. Cette zone de liaison 10 est de préférence définie au niveau d'un bord périphérique de cette cavité de montage 14.
  • La première composante 5a est susceptible de guider le fluide caloporteur par un deuxième canal 11b de la sortie 4 de la volute vers l'entrée 6 du circuit interne 7 de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres 8. Autrement dit, la première composante 5a est susceptible de participer au guidage du fluide caloporteur de la sortie 4 de la volute vers l'entrée 6 du circuit interne 7. Cette première composante 5a de ce conduit externe 1 forme avec la deuxième composante 5b un premier canal 11a de circulation du fluide caloporteur vers au moins un dispositif du circuit de refroidissement. Un tel dispositif est un autre consommateur de fluide caloporteur du circuit de refroidissement qui peut être à titre d'exemple un échangeur de chaleur tel qu'un aérotherme ou encore à un échangeur d'huile moteur plus connu sous l'acronyme « EMO » pour y évacuer de la chaleur produite au niveau du carter d'huile moteur. Le premier canal 11a comprend une sortie 19 pourvue d'un orifice. Cette sortie 19 est comprise dans une partie de liaison 18 de la deuxième composante 5b qui présente une forme globalement cylindrique et sur laquelle partie 18 une extrémité d'un conduit de liaison, également appelées durites, peut être fixée afin de relier le conduit externe 1 au dispositif du circuit de refroidissement.
  • Dans une alternative du conduit externe 1, le circuit interne 7 peut comprendre un élément de contrôle (non représenté) de la circulation du fluide caloporteur sous pression. Cet élément de contrôle placé en aval de l'entrée 6, permet de gérer le débit au niveau des chambres de refroidissement du circuit interne 7. Cet élément de contrôle peut être une électrovanne, une vanne pilotée ou encore vanne thermostatique. Dans cette configuration, le conduit externe 1 est alors adapté à une circulation variable du fluide caloporteur pour le refroidissement du carter-cylindres 8. En effet, lorsque l'élément de contrôle est dans une position de fermeture du circuit interne 7, le débit du fluide passant dans le deuxième canal 11b décrit par la suite et qui continue à alimenter la sortie 19 pour ne pas interrompre la fourniture en fluide des autres consommateurs.
  • La première composante 5a de ce conduit externe 1 est susceptible de guider le fluide caloporteur de la sortie 4 de la volute 3 de la pompe 2 vers l'entrée 6 du circuit interne 7 comportant le conduit interne d'alimentation 15 formé d'au moins une chambre de refroidissement. Plus précisément, la première composante 5a forme avec la face externe 9 du carter 8 et en particulier avec la cavité de montage 14, le deuxième canal 11b de circulation du fluide caloporteur vers cette entrée 6 du circuit interne 7.
  • La première composante 5a de ce conduit externe 1 comprend une zone de passage 12 du fluide caloporteur du deuxième canal 11b vers le premier canal 11a. Cette zone de passage 12 est comprise de préférence sur une partie de cette première composante 5a pouvant être définie à équidistance des extrémités 24a, 24b de cette composante 5a visibles sur la figure 2. Cette zone de passage 12 est assurée par des ouvertures 13 visibles dans une section transversale de la zone de passage 12sur la figure 3 qui a essentiellement la forme d'un « U » inversé. La zone de passage 12 comprend des parois latérales 23 qui comprennent chacune une ouverture 13. Ces ouvertures 13 participent au passage du fluide caloporteur du deuxième canal 11b vers le premier canal 11a.
  • Ainsi en référence aux figures 2 et 3, dans ce carter-cylindres 8, lorsque la pompe 2 effectue une mise en circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement, le fluide est alors évacué de la pompe 2 via la sortie 4 de la volute 3 pour circuler sous pression dans le deuxième canal 11b selon le sens des flèches référencées 20. En circulant ainsi dans ce deuxième canal 11b, ce fluide est alors conduit à la fois vers le circuit interne 7 défini dans le carter-cylindres 8 via l'entrée 6, et vers au moins un dispositif du circuit de refroidissement en traversant la zone de passage 12 notamment les ouvertures 13 définies dans cette zone 12 conformément au sens des flèches référencées 21. Dans cette configuration, en traversant ainsi la zone de passage 12, le fluide passe alors du deuxième canal 11b vers le premier canal 11a jusqu'à être conduit vers le dispositif via la sortie référencée 19 et le conduit reliant la partie de liaison 18 de la deuxième composante 5b audit dispositif selon le sens de la flèche 22.
  • Un tel conduit externe 1 permet ainsi de canaliser le fluide caloporteur sous pression dans la continuité de la volute 3 de la pompe 2 pour minimiser la perte de charge. De plus, un tel conduit externe 1 est facilement reliable mécaniquement à la face externe 9 du carter-cylindres 8 et est en outre compatible avec des carter-cylindres 8 fabriqué selon différents procédés de fonderie et notamment selon un procédé de fonderie de type coulée haute pression.

Claims (8)

  1. Moteur comprenant un carter-cylindres (8), le carter-cylindres comprenant un circuit de refroidissement pourvu d'une pompe à fluide caloporteur (2) et d'un conduit externe (1) d'une sortie (4) d'une volute (3) de la pompe à fluide caloporteur (2), caractérisé en ce que la tapompe à fluide caloporteur (2) est agencée dans un logement défini dans le carter-cylindres, le conduit externe (1) est compris sur une face externe (9) du carter-cylindres (8) du moteur et comporte une première composante (5a) susceptible de guider le fluide caloporteur de ladite sortie (4) vers une entrée (6) d'un circuit interne (7) de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres (8).
  2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la conduite externe (1) comprend une deuxième composante (5b) formant avec la première composante (5a) un premier canal (11a) de circulation du fluide caloporteur vers au moins un dispositif du circuit de refroidissement.
  3. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première composante (5a) et la deuxième composante (5b) :
    - sont deux pièces distinctes qui sont reliées l'une à l'autre de manière étanche, ou
    - forment ensemble une pièce monobloc.
  4. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première composante (5a) forme avec la face externe (9) du carter (8) un deuxième canal (11b) de circulation du fluide caloporteur vers ladite entrée (6) du circuit interne (7) de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres (8).
  5. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première composante (5a) comprend une zone de passage (12) du fluide caloporteur du deuxième canal (11b) vers le premier canal (11a).
  6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit externe (1) est une pièce amovible qui est rapportée sur la face externe (9).
  7. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    - la face externe (9) dudit carter (8) comprend une cavité de montage (14) dudit conduit externe (1), la cavité de montage (14) formant une cavité pourvue de deux orifices correspondant respectivement à la sortie (4) de la volute (3) de la pompe à fluide caloporteur (2) et à l'entrée (6) du circuit interne (7) de circulation du fluide caloporteur défini dans le carter-cylindres (8), la cavité de montage (14) comprenant une zone de liaison (10) au niveau de laquelle le conduit externe (1) est relié mécaniquement et de manière étanche à la face externe (9) du carter-cylindres (8), et/ou
    - le carter-cylindres (8) est fabriqué selon un procédé de fonderie de type coulée haute pression, et/ou
    - le carter-cylindres (8) est en aluminium ou en alliage d'aluminium.
  8. Véhicule notamment un véhicule automobile comprenant un moteur selon l'une des revendications précédentes.
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