FR2568311A1

FR2568311A1 - Device for cooling the ribs separating the cylinders of an internal combustion engine with water-cooled reciprocating pistons

Info

Publication number: FR2568311A1
Application number: FR8411884A
Authority: FR
Inventors: Ulrich Sturzebecher
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1986-01-31

Abstract

The invention relates to a device for cooling the ribs separating the cylinders of an internal combustion engine with water-cooled reciprocating pistons. In the said device, tubes 6 are incorporated by moulding at least in the region of ribs 5 corresponding to the combustion chamber of cylinders 3. These tubes 6, whose internal passage section 7 is flattened, connect two lateral cooling water pockets together. Application to cooling systems of internal combustion engines with reciprocating pistons.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de refroidissement des nervures séparant les cylindres, étroitement yroupés lors du moulage, du bloc-cylindres d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs refroidi par de l'eau, dans lequel les cylindres venus de moulage étroitement gL-cupés sont entourés par des poches d'eau de refroidissement s'etendant de part et d'autre à côté desdits cylindres. The present invention relates to a device for cooling the ribs separating the cylinders, closely grouped during molding, from the cylinder block of an internal combustion engine with reciprocating pistons cooled by water, in which the cylinders come from molding tightly gL-cupés are surrounded by pockets of cooling water extending on either side next to said cylinders.

Dans le cas de cylindres, étroitement groupes par moulage, d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne à pistons alternatifs refroidi par de l'eau, les nervures persistant entre lesdits cylindres sont, en général, tellement étroites qu'il est impossible, du point de vue des techniques de moulage, de ménager des cavités destinées à guider l'eau de refroidissement. Notamment en présence de moteurs de véhicules automobiles soumis à de fortes contraintes, on rencontre par conséquent des pro blèmes thermiques qui provoquent à leur tour des diffi cultés d'étanchement, ainsi qu'un risque de cognement dans le cas de moteurs à forte compression.En particulier au voisinage des chambres de combustion, qui se forment approximativement dans la région supérieure des cylindres au-dessous de la culasse lorsque les pistons coulissant dans lesdits cylindres occupent leur position de point mort haut, il serait judicieux d'assurer une dissipation de la chaleur tant en vue de reduire le risque de cognement qu'en vue d'améliorer ltétanchéité des cylindres. In the case of cylinders, closely grouped by molding, of a cylinder block of an internal combustion engine with reciprocating pistons cooled by water, the ribs remaining between said cylinders are, in general, so narrow that it is impossible , from the point of view of molding techniques, to provide cavities intended to guide the cooling water. In particular in the presence of motor vehicle engines subjected to high stresses, there are consequently thermal problems which in turn cause sealing diffi culties, as well as a risk of knocking in the case of motors with high compression. In particular in the vicinity of the combustion chambers, which are formed approximately in the upper region of the cylinders below the cylinder head when the pistons sliding in said cylinders occupy their top dead center position, it would be advisable to ensure a dissipation of the heat both to reduce the risk of knocking and to improve the tightness of the cylinders.

L'invention a par conséquent pour objet de proposer une mesure qui, visant à refroidir de telles nervures demeurant entre les cylindres, intimement regroupés par moulage, de moteurs à combustion interne à pistons alternatifs refroidis par de l'eau, puisse etre mise en oeuvre sans grande complexité technique. The object of the invention is therefore to propose a measure which, aiming to cool such ribs remaining between the cylinders, intimately grouped by molding, of internal combustion engines with reciprocating pistons cooled by water, can be implemented without great technical complexity.

Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que des tubes, incorpores par moulage au moins dans la région des nervures correspondant à la chambre de combustion de chaque cylindre, relient entre elles les deux poches latérales à eau de refroidissement. Ainsi, conformément à l'invention, des tubes sont noyés dans les nervures au voisinage des chambres de combustion des cylindres, ces tubes établissant une liaison entre les poches latérales à eau de refroidissement du bloc-cylindres, et assurant de la sorte un refroidissement efficace de cette région des nervures soumise à des contraintes particulièrement fortes.Cette mesure garantit également la possibilité de refroidissement de nervures extrêmement étroites entre les cylindres, d'où résulte une réduction du risque de cognement même en présence de moteurs à compressions plus grandes, ainsi que des problèmes d'étanchement qui se manifestent également dans ces moteurs. Les tubes incorporés par moulage peuvent alors remplacer ce qu'on appelle des supports de noyaux et remplir les fonctions de ces derniers, c'est-à-dire maintenir et bloquer à demeure les noyaux prévus lors de la coulée du bloc-cylindres afin de former les chambres à eau de refroidissement. According to the invention, this object is achieved by the fact that tubes, incorporated by molding at least in the region of the ribs corresponding to the combustion chamber of each cylinder, connect the two side pockets with cooling water to each other. Thus, in accordance with the invention, tubes are embedded in the ribs in the vicinity of the combustion chambers of the cylinders, these tubes establishing a connection between the side pockets for cooling water of the cylinder block, and thereby ensuring efficient cooling. This region of the ribs is subject to particularly strong stresses. This measure also guarantees the possibility of cooling extremely narrow ribs between the cylinders, resulting in a reduction in the risk of knocking even in the presence of engines with larger compressions, as well as sealing problems that also occur in these engines. The tubes incorporated by molding can then replace what are called core supports and fulfill the functions of the latter, that is to say maintain and permanently block the cores provided during the casting of the cylinder block in order to forming the cooling water chambers.

Selon d'autres formes de réalisation commodes de l'invention, la section des tubes peut etre aplatie dans la région des zones les plus étroites des nervures sur les côtés tournés vers les cylindres. Lors de l'usinage de finition du contour interne des cylindres, de la matière est enlevée également de la circonférence externe des tubes. According to other convenient embodiments of the invention, the section of the tubes can be flattened in the region of the narrowest areas of the ribs on the sides facing the cylinders. When finishing the internal contour of the cylinders, material is also removed from the external circumference of the tubes.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel
la figure 1 est une coupe longitudinale fragmentaire du bloc-cylindres d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs comprenant plusieurs cylindres ; et
la figure 2 est une vue fragmentaire en plan avec coupe partielle du bloc-cylindres selon la figure 1.The invention will now be described in more detail by way of non-limiting example, with reference to the attached drawing in which
Figure 1 is a fragmentary longitudinal section of the cylinder block of an internal combustion engine with reciprocating pistons comprising several cylinders; and
FIG. 2 is a fragmentary plan view with partial section of the cylinder block according to FIG. 1.

Sur le dessin, la référence 1 désigne le bloc-cylindres d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs équipant un véhicule automobile, présentant une réalisation en ligne, à refroidissement par eau et comprenant par exemple quatre cylindres, le corps 2 de ceblocpossédant plusieurs cylindres 3 se succédant en ligne. Dans ce cas, pour obtenir une forme de réalisation la plus courte possible, les cylindres sont venus de moulage étroitement groupes de sorte que seulement des nervures 5 relativement étroites subsistent entre les cylindres individuels. In the drawing, the reference 1 designates the cylinder block of an internal combustion engine with reciprocating pistons fitted to a motor vehicle, having an in-line embodiment, water-cooled and comprising for example four cylinders, the body 2 of this block having several cylinders 3 succeeding each other in line. In this case, in order to obtain the shortest possible embodiment, the cylinders are molded closely together so that only relatively narrow ribs remain between the individual cylinders.

L'indice de référence 4 désigne globalement une nappe d'eau entourant les cylindres et se composant pour l'essentiel de poches 4a et 4b à eau de refroidissement qui s'étendent latéralement à côté desdits cylindres, ainsi que de poches de refroidissement 4c prévues aux faces extrêmes. Les cavités pour cette nappe 4 d'eau de refroidissement sont ménagées par une réalisation correspondante du noyau du moule de coulée du bloc-cylindres 1, aucune chambre de passage de l'eau de refroidissement ne demeurant toutefois dans la région des nervures 5 qui subsistent entre les cylindres 3.De ce fait, conformément à l'invention, des tubes 6, établissant une liaison entre les deux poches latérales 4a et 4b à eau de refroidissement, sont incorpores par moulage au moins dans la région des nervures 5 située en haut sur le dessin, cXest-à-dire dans la zone dans laquelle les chambres de combustion se forment, lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, dans la position de point mort haut des pistons.Dans ce cas, comme il ressort des figures 1 et 2, ces tubes 6, dont la section interne de passage 7 est dimensionnée de manière à gar an- tir une circulation suffisante de l'eau de refroidissement, peuvent etre d'une configuration autre que circulaire dans leur zone médiane, c'est-à-dire dans la zone dans laquelle les nervures accusent la section la plus étroite.Une telle configuration est prévue d'emblée, ou bien elle est façonnée, lors de l'usinage de finition des cylindres 3, en dépouillant d'une manière correspondante, par usinage à enlèvement de copeaux, la matière de la circonférence externe des tub-es e Dans ce cas 2 les zones usinées des tubes 6 situées dans l'alésage de chaque cylindre occupent une position suffisamment haute pour n'être en général pas outrepassées par les segments des pistons oscillant dans lesdits cylindres.Reference index 4 generally designates a layer of water surrounding the cylinders and consisting essentially of pockets 4a and 4b of cooling water which extend laterally next to said cylinders, as well as cooling pockets 4c provided with extreme faces. The cavities for this sheet of cooling water 4 are formed by a corresponding embodiment of the core of the casting mold of the cylinder block 1, however, no cooling water passage chamber remains in the region of the ribs 5 which remain. between the cylinders 3. Therefore, in accordance with the invention, tubes 6, establishing a connection between the two side pockets 4a and 4b with cooling water, are incorporated by molding at least in the region of the ribs 5 situated at the top in the drawing, that is to say in the area in which the combustion chambers are formed, during the operation of the internal combustion engine, in the top dead center position of the pistons. In this case, as shown in FIGS. 1 and 2, these tubes 6, the internal passage section of which 7 is dimensioned so as to guarantee sufficient circulation of the cooling water, may be of a configuration other than circular in their median zone, this is i.e. in the area in which the ribs have the narrowest cross-section. Such a configuration is provided from the outset, or else it is shaped, during the finishing machining of the cylinders 3, by stripping a correspondingly, by machining with chip removal, the material of the outer circumference of the tubes is in this case 2 the machined zones of the tubes 6 located in the bore of each cylinder occupy a position high enough not to be generally not bypassed by the piston rings oscillating in said cylinders.

La référence 8 du dessin désigne encore des trous taraudés permettant de fixer sur le bloc-cylindres 1 une culasse non représentée, tandis que l'indice de référence 9 indique des orifices de passage traversants élaborés dans la face supérieure dudit bloc-cylindres pour permettre au fluide de refroidissement de circuler de ce bloc-cylindres à ladite culasse
Les tubes prévus conformément à l'invention, incorporées dans les nervures et établissant une liaison entre les deux poches latérales à eau de refroidissement de cylindres venus groupés 'de moulage, offrent la possibilité de garantir également un refroidissement intensif de ces régions desdites nervures exposées à des contraintes parti- culièrement fortes. Le refroidissement de ces régions permet de réduire notablement le risque de cognement dans le cas de moteurs à grandes compressions.Il est également possible de restreindre les difficultés d'étanchement de tels moteurs, causées par une contrainte thermique excessive de ces régions des nervures. L'incorporation par moulage de tubes ou éléments analogues constitue une mesure connue en soi du point de vue des techniques de coulée et elle n'appelle aucun commentaire détaillé dans le présent memoire. Lesdits tubes remplacent alors des supports de noyaux nécessaires de toute façon et ils remplissent aussi les fonctions de ces supports. Cependant, concernant le problème décrit dans le présent mémoire, on obtient l'avantage consistant en ce qu'un refroidissement est également assuré dans des régions particulièrement étroites des nervures séparant les cylindres d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, l'incorporation par moulage des tubes parcourus par l'eau de refroidissement permettant d'obtenir un très bon contact avec les zones environnantes des parois desdites nervures. Cela contribue également à une dissipation favorable de la chaleur de cette zone soumise à de fortes contraintes.The reference 8 of the drawing also designates tapped holes making it possible to fix a cylinder head, not shown, on the cylinder block 1, while the reference index 9 indicates through-passage openings made in the upper face of said cylinder block to allow the coolant to flow from this cylinder block to said cylinder head
The tubes provided in accordance with the invention, incorporated in the ribs and establishing a connection between the two side pockets for cooling water of cylinders which have come together in molding form, offer the possibility of also ensuring intensive cooling of these regions of said ribs exposed to particularly strong constraints. The cooling of these regions significantly reduces the risk of knocking in the case of motors with large compressions. It is also possible to limit the difficulties of sealing such motors, caused by an excessive thermal stress of these regions of the ribs. The incorporation by molding of tubes or similar elements constitutes a measure known per se from the point of view of casting techniques and it does not call for any detailed comment in this memoir. Said tubes then replace the necessary core supports anyway and they also fulfill the functions of these supports. However, with regard to the problem described in this specification, the advantage is obtained that cooling is also ensured in particularly narrow regions of the ribs separating the cylinders of an internal combustion engine with reciprocating pistons, the incorporation by molding the tubes traversed by the cooling water, making it possible to obtain very good contact with the surrounding areas of the walls of said ribs. This also contributes to a favorable dissipation of heat from this zone subjected to high stresses.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the device described and shown, without departing from the scope of the invention.

Claims

EVEXD I CATI ONS

1. Device for cooling the ribs separating the cylinders, closely grouped during molding, of the blo-cylinders of an internal combustion engine with reciprocating pistons cooled by water, in which the cylinders coming from closely grouped molding are surrounded by pockets cooling water extending on either side next to said cylinders, device characterized in that tubes (6), incorporated by molding at least in the region of said ribs (5) corresponding to the combustion chamber of each cylinder, connect the two side pockets (4a, 4b) to each other with cooling water.

2. Device according to claim 1, characterized in that the section of the tubes (6) is flattened in the region of the narrowest regions of the ribs (5) on the sides facing the cylinders (3).

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that material is also removed from the external circumference of the tubes (6) during the finishing machining of the internal silhouette of the cylinders (3).