FR2518171A1 - HEAD GASKET FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH COMBUSTION PRECHAMBER - Google Patents
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Abstract
Description
251817 1251817 1
La présente invention a pour objet un joint de culasse The present invention relates to a cylinder head gasket
pour moteur à combustion interne avec préchambre de combus- for an internal combustion engine with a prechamber of combustion
tion. Un joint de culasse est situé, comme montré à la figure 1 du dessin schématique annexé, entre le bloc moteur 2 et la culasse 3 et doit remplir plusieurs fonctions, et notamment: assurer l'étanchéité au liquide de refroidissement et au liquide de lubrification qui circulent entre le bloc moteur et la culasse, assurer l'etanchéité au gaz de combustion à des pressions et des températures élevées, régler l'épaisseur disponible entre culasse et bloc moteur en faisant office de butée de serrage, compenser les irregularités géométriques des plans de joint de la culasse et du bloc moteur de façon à maintenir le contact et conserver l'étanchéité initiale malgré les déformations du moteur survenant au cours du tion. A cylinder head gasket is located, as shown in Figure 1 of the attached schematic drawing, between the engine block 2 and the cylinder head 3 and must fulfill several functions, including: sealing the coolant and the lubricating liquid which circulate between the engine block and the cylinder head, ensure the sealing of the combustion gas at high pressures and temperatures, adjust the available thickness between the cylinder head and engine block by acting as a clamping stop, compensate for the geometrical irregularities of the planes gasket of the cylinder head and the engine block so as to maintain contact and maintain the initial seal despite engine deformations occurring during the
fonctionnement de celui-ci.operation of it.
Habituellement, les fonctions d'étanchéit 4-du joint de culasse sont différenciées L'étanchéité aux fluides, eau-glycol de refroidissement, et huile de lubrification est en général r 6 alis 6 e par le matériau de base du joint, constitué par des cartons d'amiante 4 agrafés sur une tale perforée 5, un tissu métallique enduit sur ses deux faces d'un mélange fibres dtamiante-élastomere etc L'étanchéité au gaz est g néralement réalisée par des "anneaux de feu" Usually, the sealing functions 4-of the cylinder head gasket are differentiated. The fluid-tightness, water-cooling-glycol, and lubricating oil is generally r 6 alis 6 e by the base material of the seal, consisting of asbestos cartons 4 stapled on a perforated tale 5, a metal fabric coated on both sides with a mixture of asbestos-elastomer fibers etc. The gastightness is generally achieved by "rings of fire"
métalliques 6 en acier, acier électrozinguë, acier inoxy- 6 steel, electrogalvanised steel, stainless steel
dable, acier plaqué aluminium, etc Les moteurs modernes ayant des performances de plus en plus élevées pour une cylindrée donnée, l'étanchéité au gaz est de plus en plus difficile à réaliser, en particulier pour les moteurs diesel o la température et la pression sont plus élevées Les derniers perfectionnements apportés aux moteurs diesel, en particulier l'adjonction d'un système de suralimentation, nécessitent une nouvelle conception des dable, aluminum-clad steel, etc. Modern engines having increasingly high performance for a given cubic capacity, the gas tightness is increasingly difficult to achieve, especially for diesel engines where the temperature and pressure are The latest improvements to diesel engines, in particular the addition of a supercharging system, require a new design of
anneaux de feu.rings of fire.
Les moteurs diesel possédant une préchambre de combus- Diesel engines having a fuel prechamber
tion rapportée de type Ricardo, nécessitent également une reported Ricardo type, also require a
conception particulière des joints de culasses. particular design of cylinder head gaskets.
Une solution classique consiste, comme montré à la figure 2, à réaliser une grande aile du c 8 té de la préchambre, mais à avoir une petite aile du c 8 té bloc Cette solution présente l'inconvénient de fournir des pressions trop différentes entre le front de flamme et la préchambre du fait de l'épaisseur du métal de la sertissure qui passe du A conventional solution consists, as shown in Figure 2, in making a large wing of the c 8 tee of the antechamber, but having a small wing of the c 8 block tee This solution has the disadvantage of providing too different pressures between the flame front and the prechamber due to the thickness of the metal of the crimp that goes from the
simple au double.single to double.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients. The present invention aims to overcome these disadvantages.
A cet effet, dans le joint de culasse qu'elle concerne, du type dans lequel l'étanchéité au gaz est réalisée par des anneaux de feu métalliques constitués chacun par une pièce associée à une ouverture du joint, de manière à recouvrir le bord de ladite ouverture, et présentant deux ailes venant en recouvrement des deux faces du joint, dont l'une des deux a subi un sertissage, l'aile sertie de l'anneau de feu est associée à une plaque métallique engag 6 e entre ladite aile et le joint, et maintenue en For this purpose, in the cylinder head gasket to which it relates, of the type in which the gastightness is achieved by metal fire rings each constituted by a part associated with an opening of the gasket, so as to cover the edge of the gasket. said opening, and having two wings overlapping the two faces of the seal, one of which has been crimped, the crimped wing of the fire ring is associated with a metal plate engaged 6 e between said wing and the seal, and maintained in
place par la pression exercée par cette dernière. place by the pressure exerted by the latter.
Le renforcement ainsi réalisé assure une meilleure répartition des pressions dans la zone de la chambre de précombustion et une meilleure résistance mécanique aux hautes températures En outre, le fait de disposer de trois épaisseurs de métal, au lieu de deux avec un anneau de feu traditionnel, permet de mieux moduler l'épaisseur à l'endroit o un renforcement est souhaité La plaque de renforcement peut avoir ou non la même épaisseur que la plaque métallique constituant l'anneau de feu auquel elle The reinforcement thus produced ensures a better distribution of the pressures in the zone of the pre-combustion chamber and a better mechanical resistance to the high temperatures. In addition, the fact of having three thicknesses of metal, instead of two with a traditional fire ring, allows to better modulate the thickness where reinforcement is desired The reinforcing plate may or may not have the same thickness as the metal plate constituting the ring of fire to which it
est associée.is associated.
La plaque de renforcement peut être située sur la face du joint tournée vers la préchambre de combustion, ou sur la face opposée du joint tournée du côté oppose à la The reinforcing plate may be located on the face of the gasket facing the prechamber of combustion, or on the opposite side of the gasket facing the opposite side to the
préchambre.antechamber.
Selon une forme d'exécution de l'invention, la largeur de la plaque métallique de renforcement est supérieure à la largeur de l'aile de l'anneau de feu à laquelle elle est associée. Dans la mesure o les deux ailes de l'anneau de feu sont de largeurs différentes, la plaque métallique de According to one embodiment of the invention, the width of the reinforcing metal plate is greater than the width of the wing of the fire ring with which it is associated. Since the two wings of the fire ring are of different widths, the metal plate of
renforcement est associée à l'aile la plus courte. reinforcement is associated with the shorter wing.
Cet agencement permet donc d'obtenir une aile large non seulement du c 8 t& de la préchambre, mais également du This arrangement therefore makes it possible to obtain a wide wing not only of the c 8 t and of the prechamber, but also of the
c 8 té du bloc moteur, ce qui permet une meilleure réparti- c 8 the engine block, which allows a better distribution
tion des pressions de contact et une meilleure évacuation contact pressure and better evacuation
thermique par conduction métal sur métal. thermal conduction metal on metal.
Si, par exemple, dans la solution classique, l'épais- If, for example, in the classical solution, the thick-
seur du métal constitutif de l'anneau de feu est de 0,25 mm, l'épaisseur totale du métal en bordure des gaz sera de 1 0,50 mm Dans le cas de l'invention, on peut par exemple utiliser une épaisseur de métal de 0,17 mm, tant pour l'anneau de feu proprement dit que pour la plaque métallique de renforcement, ce qui permet d'obtenir également une épaisseur de 0,51 mm au niveau du front de feu pour garder la même pression de serrage, mais d'obtenir une épaisseur totale de 0,34 mm au regard de la préchambre hors du front de feu, au lieu de 0, 25 mm dans le cas o l'anneau de feu ne comporte qu'une seule aile large Il est donc possible d'obtenir une bonne étanchéité secondaire autour de la préchambre en augmentant la pression de serrage de la zone considérée tout en maintenant la même pression au niveau du front de feu et une meilleure possibilité de modulation the metal constituting the ring of fire is 0.25 mm, the total thickness of the metal at the edge of the gases will be 1 0.50 mm. In the case of the invention, it is possible, for example, to use a thickness of 0.17 mm metal, both for the fire ring itself and for the metal reinforcing plate, which also makes it possible to obtain a thickness of 0.51 mm at the front of the fire to keep the same pressure of tightening, but to obtain a total thickness of 0.34 mm with respect to the prechamber out of the front of fire, instead of 0, 25 mm in the case where the ring of fire comprises only one large wing It It is therefore possible to obtain a good secondary seal around the prechamber by increasing the clamping pressure of the zone considered while maintaining the same pressure at the level of the fire front and a better possibility of modulation.
des épaisseurs de métal.thicknesses of metal.
De même que les anneaux de feu, les plaques de renfor- Like the rings of fire, the reinforcing plates
cement métallique peuvent être en acier, acier électro- metal cement may be made of steel,
zingué, acier étamé, acier inoxydable, ou en acier plaqué aluminium, et leur épaisseur peut varier de 0,05 mm à galvanized, tin-plated steel, stainless steel, or aluminum-clad steel, and their thickness can range from 0.05 mm to
0,30 mm.0.30 mm.
Un choix judicieux de l'épaisseur du-métal de l'anneau de feu principal et de la plaque de renforcement-permet de A judicious choice of the metal thickness of the main fire ring and the reinforcement plate
moduler le rapport des pressions de serrage. modulate the ratio of the clamping pressures.
A titre d'exemple, si l'anneau de feu a une épaisseur For example, if the fire ring has a thickness
2518171.2518171.
de 0,15 mm et la plaque de renforcement, une épaisseur de 0,20 mm nous aurons 0,50 mm de métal au niveau de l'anneau de feu principal et 0,35 mm dans la zone de la préchambre, soit une répartition de '70 100 contre 50 100 dans la solution classique. En fonction des besoins, il est donc possible d'utiliser une plaque de renforcement de même épaisseur ou d'épaisseur différente de celle de l'anneau de feu 0.15 mm and the reinforcement plate, a thickness of 0.20 mm we will have 0.50 mm of metal at the level of the main ring of fire and 0.35 mm in the area of the prechamber, a distribution from 70 to 50 in the classical solution. Depending on the needs, it is therefore possible to use a reinforcing plate of the same thickness or thickness different from that of the fire ring
auquel elle est associée.with which it is associated.
Selon une autre possibilité, la partie de chaque pièce métallique engagée sous une aile d'un anneau de feu Alternatively, the part of each metal part engaged under a wing of a fire ring
est nervurée.is ribbed.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, dans laquelle l'anneau de feu recouvre un élément tel qu' une bande métallique nervurée à-une ou plusieurs épaisseurs ou un anneau qui, disposé au niveau du bord de l'ouverture considérée, est constitué par un anneau ouvert ou fermé According to another embodiment of the invention, in which the ring of fire covers an element such as a ribbed metal strip with one or more thicknesses or a ring which, arranged at the edge of the opening considered , is constituted by an open or closed ring
contenant par exemple de ltamiante, du cuivre, du laiton,. containing, for example, asbestos, copper, brass ,.
un alliage réfractaire, du graphite ou une céramique, la plaque métallique de renforcement est disposée de manière à ne fournir une triple épaisseur de métal qu'au niveau de a refractory alloy, graphite or ceramic, the metal reinforcing plate is arranged to provide a triple thickness of metal only at the level of
l'élément recouvert par ltanneau de feu. the element covered by the ring of fire.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à In any case, the invention will be well understood in
l'aide de la description qui suit en référence au dessin using the following description with reference to the drawing
schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce joint de culasse: Figure 3 est une vue en coupe de ce joint de culasse associé a une préchambre de combustion de type Ricardo pour moteur diesel; Figure 4 est une vue à échelle agrandie du joint de figure 3; Figures 5 à 9 sont des vues correspondant à cinq schematic annexed representing, by way of non-limiting examples, several embodiments of the cylinder head gasket: Figure 3 is a sectional view of the cylinder head gasket associated with a prechamber combustion type Ricardo diesel engine; Figure 4 is an enlarged view of the seal of Figure 3; Figures 5 to 9 are views corresponding to five
variantes d'exécution du joint de figure 4. alternative embodiments of the seal of Figure 4.
La figure 3 représente le montage avec étanchéité Figure 3 shows the assembly with sealing
d'un système Ricardo 10 sur la culasse d'un moteur A combus- a Ricardo 10 system on the cylinder head of a combustion engine.
tion interne Le Ricardo contient une préchambre de combustion 12 L'étanchéité entre la préchambre 10 et le bloc ou la chemise Il est réalisée par un joint de culasse 1 l Ce joint de culasse comporte un anneau de feu 14 possédant une aile large 15 du c 8 té de la préchambre et une aile courte sertie 16 du côté du bloc moteur Du c 8 té du bloc moteur, il est prévu une plaque métallique 17 de renforcement, dont l'extrémité est engagée sous l'aile 16 de l'anneau de feu 14 Cette plaque métallique 17 est de largeur telle qu'elle s'étend sur tout ou partie de la The Ricardo contains a prechamber of combustion 12 The seal between the prechamber 10 and the block or the liner It is achieved by a cylinder head gasket 1 l This cylinder head gasket comprises a ring of fire 14 having a wide wing 15 of the 8 tee of the prechamber and a crimped short wing 16 on the side of the engine block From the c 8 té of the engine block, there is provided a metal plate 17 of reinforcement, whose end is engaged under the wing 16 of the ring of 14 This metal plate 17 is of such width that it extends over all or part of the
largeur de l'aile 15 au regard de la préchambre. width of the wing 15 with regard to the prechamber.
Dans la forme d'exécution représentée, l'épaisseur de la plaque I_ de renforcement correspond & l'épaisseur de l'anneau de feu métallique 14 Cette épaisseur est par exemple de 0,17 mm, ce qui permet, grâce A la triple In the embodiment shown, the thickness of the reinforcing plate I corresponds to the thickness of the metal fire ring 14. This thickness is, for example, 0.17 mm, which allows, thanks to the triple
épaisseur au niveau du front de feu, d'obtenir une épais- thickness at the level of the fire front, to obtain a thick
seur de métal de 0,51 mmn, et une épaisseur de métal de metal thickness of 0.51 mmn, and a metal thickness of
0,34 mm au regard du Ricardo.0.34 mm with regard to the Ricardo.
Il est aà noter que la surface de contact entre la plaque 17 et le bloc moteur 11 favorise aussi l'évacuation It should be noted that the contact surface between the plate 17 and the engine block 11 also favors the evacuation
thermique dans la zone considérée. in the area under consideration.
Les figures 5 et 6 du dessin schématique annexé montrent des variantes du joint de figure 4, dans lesquelles l'anneau de feu 14 est serti en recouvrant un anneau de FIGS. 5 and 6 of the attached schematic drawing show variants of the joint of FIG. 4, in which the fire ring 14 is crimped by covering a ring of
renforcement métallique ou métalloplastique. metallic or metalloplastic reinforcement.
Dans la forme d'exécution de figure 5, il s'agit d'un anneau 18 de type fermé, contenant une certaine quantité damiaante 1, tandis que, dans la forme d'exécution de la figure 6, il s'agit d'un anneau 20 de type ouvert contenant également de l'amiante 19 Il est A noter que le matériau contenu dans l'anneau 18 ou l'anneau 20 pourrait être différent de l'amiante et constitué par exemple par du cuivre, du laiton, un alliage réfractaire, du graphite In the embodiment of FIG. 5, it is a ring 18 of the closed type, containing a certain amount damiaante 1, while, in the embodiment of FIG. 6, it is a question of an open-type ring 20 also containing asbestos 19 It should be noted that the material contained in the ring 18 or ring 20 could be different from asbestos and constituted for example by copper, brass, refractory alloy, graphite
ou une céramique.or a ceramic.
Il est A noter que, dans les deux cas, il n'y a superposition de la plaque 17 de renforcement avec l'aile courte 16 de l'anneau de feu qu'au niveau de l'anneau It should be noted that, in both cases, there is a superposition of the reinforcing plate 17 with the short wing 16 of the ring of fire only at the level of the ring.
central, respectivement, 18, 20.central, respectively, 18, 20.
251817 1251817 1
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 7, la partie de la plaque de renforcement 17 engagée sous l'aile 16 de l'anneau de feu présente une triple nervure In the embodiment shown in FIG. 7, the part of the reinforcement plate 17 engaged under the wing 16 of the fire ring has a triple rib
de renforcement 21.reinforcement 21.
Les figures 8 et 9 représentent deux variantes d'exécution de ce joint, dans lequel l'anneau de feu i 14 est serti, dans le cas de la figure 8, sur une bande métallique nervurée 22, et dans le cas de la figure 9 sur deux bandes métalliques nervurées X disposées de part et d'autre d'une bande 24 Dans ce cas encore, la superposition de la plaque FIGS. 8 and 9 show two variant embodiments of this seal, in which the fire ring 14 is crimped, in the case of FIG. 8, on a ribbed metal strip 22, and in the case of FIG. 9 on two ribbed metal strips X arranged on either side of a strip 24 In this case again, the superposition of the plate
de renforcement 17 avec l'aile sertie 16 de l'anneau de - reinforcement 17 with the crimped wing 16 of the ring of -
feu 14 se fait au niveau des bandes respectivement 22, 2 fire 14 is at band level respectively 22, 2
et 24 incluses dans l'anneau.and 24 included in the ring.
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un joint de culasse dont la conception permet de mieux ajuster les pressions par une meilleure modulation de la zone considérée Cette solution a le m 6 rite d'être d'un prix de revient de même niveau que celui du joint de culasse traditionnel, tout en permettant une meilleure modulation des épaisseurs des anneaux de-feu, et en Stant d'un prix de revient qui n'est pas supérieur à As can be seen from the foregoing, the invention brings a great improvement to the existing technique by providing a cylinder head gasket whose design makes it possible to better adjust the pressures by a better modulation of the zone considered. 'be of a cost price of the same level as that of the traditional cylinder head gasket, while allowing a better modulation of the thickness of the fire rings, and Stant a cost price that is not higher than
celui des Joints de culasses traditionnels. that of traditional cylinder head gaskets.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce joint de culasse, décrites ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse:, au It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments of this head gasket, described above as examples; it embraces :,
contraire, toutes les variantes de réalisation et d'appli- contrary, all the variants and implementations
cation Ctest ainsi notamment que l'aile sertie de chaque anneau de feu et la plaque de renforcement pourraient être situées non pas du c Sté opposé à la préchambre, mais du c 6 té de celle-ci, sans que l'on sorte pour autant du cadre This is particularly the case that the crimped wing of each ring of fire and the reinforcing plate could be located not from the opposite side of the prechamber, but from the side of the latter, without it being possible so far. of the frame
de l'invention.of the invention.
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EXBK/67 * |
EXBK/80 * |
EXBK/81 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3526818A1 (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Goetze Ag | CYLINDER HEAD GASKET FOR COMBUSTION ENGINES WITH PRE-COMBUSTION CHAMBER BUILT INTO THE CYLINDER HEAD |
US4756537A (en) * | 1985-07-26 | 1988-07-12 | Goetze Ag | Cylinder head gasket |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0082090A1 (en) | 1983-06-22 |
BR8204670A (en) | 1983-08-02 |
EP0082090B1 (en) | 1987-09-23 |
DE3277381D1 (en) | 1987-10-29 |
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DE82090T1 (en) | 1984-06-07 |
ATE29915T1 (en) | 1987-10-15 |
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |