FR2667902A1 - Cylinder head for a compression-ignition engine and method for producing it - Google Patents
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Abstract
Description
CULASSE POUR MOTEUR A AU MAGE PAR COMPRESSION EI
PROCEDE POUR SA REALISATION
La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne à allumage par compression et à chambre divisée équipant notamment les véhicules automobiles, et elle concerne en particulier la configuration des culasses utilisées pour équiper de tels moteurs.CYLINDER HEAD FOR EI COMPRESSION ENGINE
PROCESS FOR THEIR PRODUCTION
The present invention relates to internal combustion engines with compression ignition and divided chamber fitted in particular to motor vehicles, and it relates in particular to the configuration of cylinder heads used to equip such engines.
De manière connue on améliore le fonctionnement d'un moteur à combustion interne à allumage par compression en favorisant le conditionnement du me lange air-carburant par la création de mouvements d'air ordonnés : tourbillons ou
Swirl. Pour réaliser ces mouvements tourbillonnaires, on couple classiquement à chaque chambre de combustion une préchambre à symétrie de révolution disposée dans la culasse et reliée au cylindre associé par un canal de transfert étroit qui débouche tangentiellement dans la préchambre et est dirigé vers le centre du piston.In known manner, the operation of an internal combustion engine with compression ignition is improved by promoting the conditioning of the air-fuel mixture by the creation of ordered air movements: vortices or
Swirl. To carry out these vortex movements, a prechamber with symmetry of revolution is conventionally coupled to each combustion chamber, arranged in the cylinder head and connected to the associated cylinder by a narrow transfer channel which opens tangentially into the prechamber and is directed towards the center of the piston.
Lors de la course de compression, la remontée du piston transfère à grande vitesse une partie de l'air contenu dans le cylindre vers la préchambre par le canal de transfert.During the compression stroke, the ascent of the piston transfers at high speed part of the air contained in the cylinder to the prechamber via the transfer channel.
L'inclinaison du canal fait que l'air est introduit dans la préchambre avec une composante de vitesse tangentielle qui y
engendre une rotation rapide de l'air et c'est dans ce puissant tourbillon que le carburant est injecté.The inclination of the channel causes the air to be introduced into the prechamber with a tangential velocity component which there
generates a rapid rotation of the air and it is in this powerful vortex that the fuel is injected.
La préchambre voit déboucher en plus du canal de transfert le logement de l'injecteur ainsi que le logement de la bougie de préchauffage auxiliaire d'aide au démarrage.In addition to the transfer channel, the prechamber sees the housing of the injector as well as the housing of the auxiliary glow plug for starting aid.
Pour des raisons de sensibilité aux fortes températures vaporlock, cokeification du carburant..., l'injecteur est
disposé en retrait de la préchambre son extrémité ou nez étant protégée par un écran thermique appelé encore protecteur de nez d'injecteur, sorte de capuchon en acier formant écran thermique, percé d'un orifice axial pour le passage du carburant.For reasons of sensitivity to high temperatures vaporlock, fuel cokeification ..., the injector is
disposed behind the prechamber, its end or nose being protected by a heat shield also called injector nose protector, a kind of steel cap forming a heat shield, pierced with an axial orifice for the passage of fuel.
Classiquement les protecteurs de nez d'injecteur sont constitués par une douille cylindrique montée serrée dans le logement d'injection. La douille présente une colerette supérieure destinée à assurer son positionnement axial, en venant en appui sur un épaulement du logement. L'extrémité inférieure de l'injecteur est logée dans la douille avec interposition d'un joint d'étanchéité aux gaz de combustion.Conventionally, the injector nose protectors consist of a cylindrical sleeve mounted tight in the injection housing. The sleeve has an upper flange intended to ensure its axial positioning, by coming to bear on a shoulder of the housing. The lower end of the injector is housed in the socket with the interposition of a gas seal.
Un tel montage présente des inconvénients, la disposition en retrait dans son logement de l'injecteur engendre la création d'une cavité entre le protecteur de nez d'injecteur et la préchambre. Cette cavité constitue donc une zone morte pour le tourbillon d'air qui circule dans la préchambre.Such an assembly has drawbacks, the recessed arrangement in its housing of the injector generates the creation of a cavity between the injector nose protector and the prechamber. This cavity therefore constitutes a dead zone for the vortex of air which circulates in the prechamber.
Les parois reçoivent des projections de carburant liquide lors de l'injection qui ne participent donc pas pleinement à la combustion, n'étant pas absorbées comme le reste du carburant par le mouvement d'air. On les retrouve alors pour une bonne part dans les gaz d'échappements sous forme d'hydrocarbures imbrulés. Ce qui pénalise les performances du moteur en termes de consommation et de pollution. Compte tenu des normes de plus en plus sévères en matières de dépollution la résolution de ce problème devient donc particulièrement important.The walls receive splashes of liquid fuel during injection which therefore do not fully participate in the combustion, not being absorbed like the rest of the fuel by the movement of air. They are then found for the most part in exhaust gases in the form of unburned hydrocarbons. This penalizes the performance of the engine in terms of consumption and pollution. Given the increasingly stringent standards for pollution control, the resolution of this problem therefore becomes particularly important.
Certains ont cherché à résoudre ce problème grâce à un protecteur de nez d'injecteur de forme adaptée pour combler la cavité. Cette solution est compliquée et ne répond que partiellement au problème posé. Elle est compliquée à mettre en oeuvre car la cavité est généralement dissymétrique et le montage de protecteurs dissymétriques dans un logement symétrique pose des problèmes d'industrialisation. Some have sought to solve this problem by means of an injector nose protector of a shape adapted to fill the cavity. This solution is complicated and only partially responds to the problem posed. It is complicated to implement because the cavity is generally asymmetrical and the mounting of asymmetrical protectors in a symmetrical housing poses problems of industrialization.
Le but de la présente invention est de pallier à ces inconvénients en proposant un procédé et une culasse qui resolvent le problème énoncé et cela d'une manière particulièrement simple et économique.The object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a method and a cylinder head which solve the stated problem and this in a particularly simple and economical manner.
Conformément à la présente invention une culasse pour moteur à combustion interne à allumage par compression comporte au moins une préchambre de turbulence et un injecteur placé dans un logement débouchant dans la préchambre pour pulvériser le carburant. Le dit injecteur a son nez ou extrémité inférieure, logé dans des moyens protecteurs formant écran thermique, ces moyens protecteur étant pris dans la culasse.According to the present invention, a cylinder head for an internal combustion engine with compression ignition includes at least one turbulence prechamber and an injector placed in a housing opening into the prechamber for spraying the fuel. Said injector has its nose or lower end, housed in protective means forming a heat shield, these protective means being taken in the cylinder head.
Selon une caractéristique de l'invention ces moyens protecteurs destinés à recevoir le nez dudit injecteur sont constitués par une douille percée d'un orifice pour le passage du carburant.According to a characteristic of the invention, these protective means intended to receive the nose of said injector consist of a socket pierced with an orifice for the passage of fuel.
Selon une autre caractéristique de l'invention la forme extérieure de la douille coopère avec la forme en contact de la culasse de façon que la douille soit bloquée dans la culasse.According to another characteristic of the invention, the external shape of the socket cooperates with the shape in contact with the cylinder head so that the socket is blocked in the cylinder head.
Selon une autre caractéristique la forme extérieure de la douille est au moins localement concave ou convexe.According to another characteristic, the external shape of the sleeve is at least locally concave or convex.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention la forme extérieure de la douille est en double tronc de cône.According to a preferred embodiment of the invention the external shape of the sleeve is in double truncated cone.
Selon les variantes de réalisation de l'invention la douille comporte des ergots ou des cavités destinés à coopérer avec la culasse pour immobiliser la douille. According to the alternative embodiments of the invention, the socket comprises lugs or cavities intended to cooperate with the cylinder head to immobilize the socket.
La présente invention a également pour objet un procédé particulier pour réaliser une culasse pour moteur à allumage par compression.The present invention also relates to a particular method for producing a cylinder head for a compression ignition engine.
La culasse comporte au moins une préchambre de turbulence et un injecteur destiné à pulvériser du carburant dans la préchambre. Ledit injecteur a son nez logé dans des moyens protecteurs formant écran thermique. Ces moyens protecteurs sont insérés à la coulée dans ladite culasse.The cylinder head comprises at least one turbulence prechamber and an injector intended to spray fuel into the prechamber. Said injector has its nose housed in protective means forming a heat shield. These protective means are inserted during casting in said cylinder head.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif de différents modes de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
La figure 1 est une vue en coupe partielle par un plan vertical d'une culasse selon l'art antérieur;
La figure 2a est une vue en coupe partielle par un plan vertical d'une culasse selon un mode de réalisation de l'invention;
Les figures 2b et 2c sont des vues en coupe partielle suivant respectivement les axes (b-b) et (c-c) de la figure 2a;
La figure 3a est une vue similaire à la figure 2a, d'une variante de réalisation d'une culasse selon l'invention;;
La figure 3b est une vue en coupe partielle suivant l'axe (b-b) de la figure 3a
La figure 4a est une vue similaire à la figure 2a, d'une autre variante de réalisation d'une culasse selon l'invention;
La figure 4b est une vue en coupe partielle suivant l'axe (b-b) de la figure 4a
La figure 1 montre une culasse de conception classique destinée à être montée sur un bloc cylindres 12 et dont seuls ont été figurés les éléments essentiels. La culasse 1 présente une pré chambre 2 de type Ricardo sensiblement sphérique couramment utilisée sur les moteurs diésel de faible cylindrée.Other characteristics and advantages of the invention will be highlighted in the following description given by way of nonlimiting example of various embodiments of the invention, with reference to the appended drawing in which:
Figure 1 is a partial sectional view through a vertical plane of a cylinder head according to the prior art;
Figure 2a is a partial sectional view through a vertical plane of a cylinder head according to an embodiment of the invention;
Figures 2b and 2c are views in partial section along the axes (bb) and (cc) of Figure 2a, respectively;
Figure 3a is a view similar to Figure 2a, of an alternative embodiment of a cylinder head according to the invention;
Figure 3b is a partial sectional view along the axis (bb) of Figure 3a
Figure 4a is a view similar to Figure 2a, of another alternative embodiment of a cylinder head according to the invention;
Figure 4b is a partial sectional view along the axis (bb) of Figure 4a
FIG. 1 shows a cylinder head of conventional design intended to be mounted on a cylinder block 12 and of which only the essential elements have been depicted. The cylinder head 1 has a substantially spherical Ricardo type pre-chamber 2 commonly used on small-displacement diesel engines.
La préchambre 2 est délimitée, à sa partie supérieure par une paroi hémisphérique usinée à l'intérieure de la culasse 1. La partie inférieure de la préchambre 2 est usinée à l'intérieure d'une pièce 10 rapportée et fixée à l'intérieur d'un logement de forme correspondante usiné dans la culasse 1.The prechamber 2 is delimited, at its upper part by a hemispherical wall machined inside the cylinder head 1. The lower part of the prechamber 2 is machined inside an attached piece 10 and fixed inside 'a correspondingly shaped housing machined in the cylinder head 1.
La pièce 10 comporte un canal de transfert 11 qui est destiné à mettre en communication la préchambre 2 avec la chambre de combustion associée.The part 10 comprises a transfer channel 11 which is intended to put the prechamber 2 into communication with the associated combustion chamber.
Le canal il est incliné et débouche tangentiellement dans la pré chambre de manière à générer une forte turbulence. Deux logements débouchent dans la préchambre 2 : un premier logement 5 où est logée la bougie de préchauffage et un second logement 6 dans lequel est monté l'injecteur 3.The channel is inclined and opens tangentially into the pre-chamber so as to generate strong turbulence. Two housings open into the prechamber 2: a first housing 5 where the glow plug is housed and a second housing 6 in which the injector 3 is mounted.
L'injecteur 3 est positionné en retrait de la préchambre 2 son extrémité inférieure logée dans un protecteur de nez d'injecteur 4 constitué par une douille cylindrique percée d'un orifice central 9 pour le passage du carburant. Son extrémité supérieure comporte une colerette 14 de manière à faire reposer la douille 4 sur l'épaulement 16 du logement 6. L'injecteur est positionné dans la douille avec interposition de deux joints : un premier joint 7 disposé au fond de la douille 4 et destiné à assurer l'étanchéité aux gaz de combustion et un second joint 8 disposé entre la colerette 14 et le décrochement 13 de l'injecteur 3, destiné à limiter le pont thermique entre la douille 4 et l'injecteur 3.The injector 3 is positioned set back from the prechamber 2, its lower end housed in an injector nose protector 4 constituted by a cylindrical sleeve pierced with a central orifice 9 for the passage of fuel. Its upper end comprises a collar 14 so as to rest the sleeve 4 on the shoulder 16 of the housing 6. The injector is positioned in the sleeve with the interposition of two seals: a first seal 7 disposed at the bottom of the sleeve 4 and intended to seal the combustion gases and a second seal 8 disposed between the flange 14 and the recess 13 of the injector 3, intended to limit the thermal bridge between the socket 4 and the injector 3.
La figure 2a montre une culasse réalisée selon l'invention.Figure 2a shows a cylinder head made according to the invention.
Le protecteur de nez d'injecteur est une douille 24 insérée à la coulée dans la culasse 21. Grâce à sa forme générale extérieure convexe, avec deux zones tronconiques et une zone centrale polyedrique, la douille 24 est complétement bloquée et en translation et en rotation dans la culasse 21. Les figures 2b et 2c précisent la forme extérieure de la douille 24. A partir de son extrémité supérieure où débouche le logement dans lequel prend place l'injecteur, le corps de la douille 24 s'évase de manière conique (figure 2b) puis décroît régulièrement jusqu'à son extrémité inférieure où débouche l'orifice de passage du combustible 29. La zone de transition des deux parties coniques est hexagonale (figure 2c)
Un tel montage du protecteur de nez d'injection par insertion à la coulée dans la culasse procure de nombreux avantages.L'insertion à la coulée de la douille 24 est plus aisée et plus rapide à mettre en place que le serrage de la douille 4 dans un logement qu'il a fallu au préalable percer. Par ailleurs il n'est plus nécessaire d'avoir un bon état de surface extérieure de la douille bien au contraire.The injector nose protector is a socket 24 inserted in the casting in the cylinder head 21. Thanks to its general convex external shape, with two frustoconical zones and a polyhedral central zone, the socket 24 is completely blocked and in translation and in rotation in the cylinder head 21. FIGS. 2b and 2c specify the external shape of the socket 24. From its upper end where the housing in which the injector takes place, the body of the socket 24 flares conically ( Figure 2b) then decreases regularly to its lower end where the fuel passage opening 29 opens. The transition zone of the two conical parts is hexagonal (Figure 2c)
Such an assembly of the injection nose protector by insertion into the cylinder head casting provides many advantages. The insertion into the casting of the sleeve 24 is easier and quicker to put in place than tightening the sleeve 4 in a housing that had to be drilled beforehand. Furthermore, it is no longer necessary to have a good external surface condition of the socket, on the contrary.
La douille 24 étant grâce à sa forme bloquée en translation et en rotation dans la culasse 21 il est alors possible d'usiner la voûte sphérique de la préchambre 22 et de percer le logement 26 de l'injecteur à travers la culasse 21 et la douille 24. Ainsi on supprime totalement la cavité en retrait de la préchambre du montage classique décrit figure
1. Par ailleurs la forme convexe, de la douille 24 engendre une excellente étanchéité aux gaz entre elle et la culasse 21 en effet même en cas de la dilatation différentielle
entre les deux pièces, la pression règnant dans la préchambre 22 pressent la douille 24 contre la culasse 21.The socket 24 being thanks to its shape blocked in translation and in rotation in the cylinder head 21 it is then possible to machine the spherical vault of the prechamber 22 and to pierce the housing 26 of the injector through the cylinder head 21 and the socket 24. Thus the cavity recessed from the prechamber is completely eliminated from the conventional assembly described in FIG.
1. Furthermore, the convex shape of the sleeve 24 generates an excellent gas tightness between it and the cylinder head 21 indeed even in the event of differential expansion
between the two parts, the pressure prevailing in the prechamber 22 presses the sleeve 24 against the cylinder head 21.
La figure 3a décrit une variante de réalisation de l'invention. La douille 34 est inséré à la coulée dans la culasse 31 de manière similaire à l'exemple décrit figure 2a. Seule la forme de la douille 34 est différente. Sa forme générale extérieure globalement convexe est constituée par une partie centrale cylindrique prolongée à chaque extrémité par une partie conique. Dans la zone cylindrique la douille présente des ergots saillant vers l'extérieur. Ces ergots apparaissent plus clairement figure 3b, leur rôle est de bloquer la douille 34 dans la culasse 31.FIG. 3a describes an alternative embodiment of the invention. The sleeve 34 is inserted during casting into the cylinder head 31 in a similar manner to the example described in FIG. 2a. Only the shape of the socket 34 is different. Its overall generally convex exterior shape is constituted by a central cylindrical part extended at each end by a conical part. In the cylindrical area the socket has lugs projecting outwards. These pins appear more clearly in FIG. 3b, their role is to block the socket 34 in the cylinder head 31.
La figure 4a décrit une autre variante de réalisation de l'invention présentant une douille insérée 44 de hauteur réduite.Figure 4a describes another alternative embodiment of the invention having an inserted socket 44 of reduced height.
Cette douille 44 présente par ailleurs la particularité d'avoir son extrémité supérieure crenelée comme on peut mieux s'en rendre compte figure 4b.This socket 44 also has the distinction of having its crenellated upper end as can best be seen in Figure 4b.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et qu'on peut y apporter des variantes d'exécution. Ainsi pour réaliser le blocage de la douille dans la culasse on peut donner une forme générale extérieure concave à la douille ou encore creuser des cavités débouchant extérieurement, la culasse venant remplir ces cavités à la coulée. It is obvious that the invention is not limited to the embodiments described and that it is possible to provide alternative embodiments. Thus to achieve the blocking of the sleeve in the cylinder head, it is possible to give a general concave external shape to the sleeve or else to dig cavities opening outwardly, the cylinder head coming to fill these cavities with casting.
Claims (7)
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| FR909012728A FR2667902B1 (en) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | CYLINDER HEAD FOR A COMPRESSION IGNITION ENGINE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2667902A1 true FR2667902A1 (en) | 1992-04-17 |
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ID=9401247
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR909012728A Expired - Fee Related FR2667902B1 (en) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | CYLINDER HEAD FOR A COMPRESSION IGNITION ENGINE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
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| FR (1) | FR2667902B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2925612A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-26 | Renault Sas | Reactive agent e.g. fuel, injecting device for internal combustion engine, has radial positioning unit for radially positioning screen with respect to injector such that opening of screen is located opposite to orifice of nozzle tip |
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| EP0142708A2 (en) * | 1983-10-18 | 1985-05-29 | Isuzu Motors Limited | Diesel engine |
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1990
- 1990-10-16 FR FR909012728A patent/FR2667902B1/en not_active Expired - Fee Related
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| FR2667902B1 (en) | 1994-09-16 |
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