FR2750474A1

FR2750474A1 - Cylinder housing for internal combustion engines

Info

Publication number: FR2750474A1
Application number: FR9608065A
Authority: FR
Inventors: Olivier Costanzo; Christian Lahcem
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: FR2750474B1

Abstract

The cylinder housing (1) is for an internal combustion engine with a cylindrical bore (2) opening out at its two axial ends and designed to lodge a corresponding sliding piston (3) serving to drive a crank shaft (4) by the intermediary of a connecting rod (5). The lower end of the cylindrical bore (2) cooperates with a screen (10) designed to limit the projection of the oil coming from the crank shaft towards the bore.

Description

CARTER CYLINDRES POUR MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE
La présente invention se rapporte à un carter-cylindres pour moteur à combustion interne du type multicylindre destiné notamment à équiper un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un carter-cylindres adapté pour améliorer la lubrification des pistons du moteur.CYLINDER CRANKCASE FOR COMBUSTION ENGINES
INTERNAL
The present invention relates to a cylinder block for an internal combustion engine of the multicylinder type intended in particular to equip a motor vehicle. The invention relates more particularly to a cylinder block adapted to improve the lubrication of the pistons of the engine.

Un moteur à combustion interne multicylindre est constitué classiquement d'un bloc venant de fonderie ou carter-cylindres percés de trous qui forment des alésages ou fûts cylindriques. Dans ces alésages cylindriques coulissent des pistons raccordés par les bielles au vilebrequin du moteur. L'extrémité supérieure dù carter-cylindres est fermée par une culasse dans laquelle est ménagée les toits des chambres de combustion ainsi que les conduits d'admission et d'échappement. L'extrémité inférieure du cartercylindres comprend classiquement des paliers qui supportent le vilebrequin et elle est fermée par un carter de protection servant de réserve d'huile pour le moteur. A multi-cylinder internal combustion engine conventionally consists of a block from a foundry or cylinder block pierced with holes which form cylindrical bores or barrels. In these cylindrical bores slide pistons connected by the connecting rods to the engine crankshaft. The upper end of the cylinder block is closed by a cylinder head in which the roofs of the combustion chambers as well as the intake and exhaust ducts are formed. The lower end of the cylinder block conventionally comprises bearings which support the crankshaft and it is closed by a protective casing serving as an oil reserve for the engine.

Les pistons se déplacent de façon alternative dans leur alésage cylindrique respectif, transmettant la poussée des gaz au vilebrequin par l'intermédiaire des bielles. Pour assurer l'étanchéité et empêcher notamment le passage des gaz de combustion hors des chambres de combustion, les pistons sont munis de segments adaptés formés par des anneaux circulaires montés dans des gorges annulaires usinées à la périphérie des pistons. The pistons move alternately in their respective cylindrical bore, transmitting the thrust of the gases to the crankshaft via the connecting rods. To seal and in particular prevent the passage of combustion gases out of the combustion chambers, the pistons are provided with suitable segments formed by circular rings mounted in annular grooves machined at the periphery of the pistons.

Pour limiter les frottements entre les pistons et leurs alésages cylindriques et augmenter le rendement du moteur, on réalise classiquement la lubrification des surfaces frottantes en venant déposer un film d'huile sur les parois des alésages cylindriques et sur les jupes des pistions. Ce film d'huile est produit soit directement comme cela est notamment décrit dans le document DE-A-4.243.571, grâce à des buses d'injection d'huile qui dirige un jet d'huile sur la face inférieure des pistons et sur les parois des alésages cylindriques et des pistons, soit encore à partir des projections d'huile résultant de la lubrification des paliers du vilebrequin et des têtes de bielles, projections qui formant un brouillard d'huile pénètrent dans la partie inférieure des alésages cylindriques. To limit friction between the pistons and their cylindrical bores and increase the efficiency of the engine, the friction surfaces are conventionally lubricated by depositing a film of oil on the walls of the cylindrical bores and on the pistons skirts. This oil film is produced either directly as described in particular in document DE-A-4,243,571, by means of oil injection nozzles which direct an oil jet on the underside of the pistons and on the walls of the cylindrical bores and pistons, or again from the oil projections resulting from the lubrication of the crankshaft bearings and the connecting rod heads, projections which form an oil mist penetrate into the lower part of the cylindrical bores.

Pour limiter la consommation en huile du moteur et donc espacer les opérations d'entretien (vidanges/graissages) ainsi que pour réduire les émissions de polluants dégagés par la présence d'huile dans les chambres de combustion, les pistons sont munis de segments racleurs d'huile qui tendent à empêcher les remontées d'huile dans les chambres de combustion en phase d'aspiration. La diminution de la consommation d'huile est aujourd'hui un objectif important dans la conception des nouveaux moteurs et l'industrie automobile est donc occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ce problème et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. To limit engine oil consumption and therefore space maintenance operations (oil changes / lubrication) as well as to reduce the emission of pollutants released by the presence of oil in the combustion chambers, the pistons are fitted with scraper rings of which tend to prevent oil from rising into the combustion chambers during the aspiration phase. Reducing oil consumption is now an important objective in the design of new engines, and the automotive industry is therefore busy finding technical solutions to address this problem, without penalizing the engine performance too much. nor their cost price.

Différentes solutions ont été développées pour limiter au maximum la consommation en huile des moteurs à combustion interne, ces solutions consistent essentiellement à travailler les dimensions des pistons et des segments racleurs ainsi qu'à améliorer les états de surface des alésages cylindriques. Ces différentes solutions présentent les inconvénients d'avoir des coûts de mise en oeuvre élevés et de plus, du fait de l'augmentation des côtes des segments racleurs, de provoquer une forte augmentation des frottements et donc de la consommation en carburant des moteurs. Various solutions have been developed to limit the oil consumption of internal combustion engines as much as possible, these solutions essentially consist of working on the dimensions of the pistons and scraper segments as well as improving the surface conditions of the cylindrical bores. These different solutions have the drawbacks of having high implementation costs and, in addition, due to the increase in the dimensions of the scraper segments, of causing a large increase in friction and therefore in the fuel consumption of the engines.

Le but de la présente invention est donc de proposer un carter-cylindres pour moteur à combustion interne, de conception particulièrement simple et économique, qui permet de limiter la consommation en huile des moteurs sans présenter les inconvénients de l'art antérieur précité. The object of the present invention is therefore to propose a cylinder block for an internal combustion engine, of a particularly simple and economical design, which makes it possible to limit the oil consumption of the engines without having the drawbacks of the aforementioned prior art.

Le carter-cylindres pour moteur à combustion interne selon l'invention, comporte au moins un alésage cylindrique débouchant à ses deux extrémités axiales et destiné à loger à coulissement un piston correspondant servant à entraîner un vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle. The cylinder block for an internal combustion engine according to the invention comprises at least one cylindrical bore opening at its two axial ends and intended to slide the corresponding piston serving to drive a crankshaft by means of a connecting rod.

Selon l'invention, le carter-cylindres pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'alésage cylindrique coopère avec des moyens formant écran destinés à limiter les projections d'huile issues notamment du vilebrequin vers ledit alésage. According to the invention, the cylinder block for an internal combustion engine is characterized in that the lower end of the cylindrical bore cooperates with means forming a screen intended to limit the splashes of oil originating in particular from the crankshaft towards said bore.

Selon une autre caractéristique du cartercylindres pour moteur à combustion interne objet de l'invention, les moyens formant écran sont adaptés pour guider l'huile en retour vers les parois latérales dudit carter-cylindres et prévenir le ruissellement de l'huile sur les pièces tournantes de l'embiellage. According to another characteristic of the cylinder block for internal combustion engine object of the invention, the screen means are adapted to guide the oil back to the side walls of said cylinder block and prevent the runoff of oil on the rotating parts. crankshaft.

Selon une autre caractéristique du cartercylindres pour moteur à combustion interne objet de l'invention, les moyens formant écran sont formés par une plaque obturatrice destinée à venir se positionner sous l'ouverture inférieure de l'alésage cylindrique, cette plaque comportant des ouvertures adaptées pour permettre notamment le passage de la bielle et d'une quantité adaptée de projections d'huile. According to another characteristic of the cylinder block for internal combustion engine object of the invention, the screen means are formed by a shutter plate intended to be positioned under the lower opening of the cylindrical bore, this plate having openings adapted for allow in particular the passage of the connecting rod and a suitable quantity of oil splashes.

Selon une autre caractéristique du cartercylindres pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la plaque obturatrice présente une ouverture centrale oblongue de dimensions adaptées, destinée à laisser passer librement la bielle et permettre également le passage d'une quantité adaptée de projections d'huile. According to another characteristic of the cylinder block for an internal combustion engine which is the subject of the invention, the obturator plate has an oblong central opening of suitable dimensions, intended to allow the connecting rod to pass freely and also allow the passage of an adapted quantity of spray projections. oil.

Selon une autre caractéristique du cartercylindres pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la plaque obturatrice présente des orifices de retour d'huile adaptés, ces orifices étant régulièrement répartis et destinés à s'étendre au voisinage des parois de l'alésage cylindrique. According to another characteristic of the cylinder block for internal combustion engine object of the invention, the shutter plate has suitable oil return orifices, these orifices being regularly distributed and intended to extend in the vicinity of the walls of the cylindrical bore .

Selon une autre caractéristique du cartercylindres pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la plaque obturatrice est formée par une tôle mince apte à se fixer à la partie inférieure du carter-cylindres par l'intermédiaire de deux pattes de fixation s'étendant de part et d'autre de la plaque. According to another characteristic of the cylinder block for internal combustion engine object of the invention, the obturator plate is formed by a thin sheet able to be fixed to the lower part of the cylinder block by means of two fixing lugs extending on either side of the plate.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un carter-cylindres de moteur à combustion interne selon l'invention
la figure 2 est une vue de dessus de l'écran anti-remontée d'huile représenté sur la figure 1.The aims, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description presented below of an embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, wherein
Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine cylinder block according to the invention
FIG. 2 is a top view of the oil anti-rising screen shown in FIG. 1.

Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés sur les dessins annexés. De plus, pour faciliter la lecture de ces dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Only the elements necessary for understanding the invention have been shown in the accompanying drawings. In addition, to facilitate reading of these drawings, the same parts have the same references from one figure to another.

Conformément à la figure 1, on voit un alésage cylindrique référencé 2 porté par le bloc ou carter cylindres 1 d'un moteur à combustion interne, par exemple un moteur à allumage commandé à quatre cylindres en ligne. A l'intérieur de cet alésage cylindrique 2 débouchant à ses deux extrémités est logé à coulissement un piston correspondant 3 qui est destiné à entraîner le vilebrequin 4 du moteur par l'intermédiaire d'une bielle 5. Le vilebrequin 4 est logé dans des paliers non figurés ménagés à l'extrémité inférieure du carter-cylindres 1, ces paliers sont solidarisés aux parois latérales ou jupes qui se prolongent vers le bas, cette extrémité inférieure est de plus fermée de façon classique par un carter 8, monté avec un joint d'étanchéité, servant de réserve pour l'huile de lubrification 9 du moteur. In accordance with FIG. 1, we see a cylindrical bore referenced 2 carried by the cylinder block or casing 1 of an internal combustion engine, for example a spark ignition engine with four cylinders in line. Inside this cylindrical bore 2 opening at its two ends is slidably housed a corresponding piston 3 which is intended to drive the crankshaft 4 of the engine via a connecting rod 5. The crankshaft 4 is housed in bearings not shown, formed at the lower end of the cylinder block 1, these bearings are secured to the side walls or skirts which extend downward, this lower end is moreover closed in a conventional manner by a casing 8, mounted with a gasket seal, serving as a reserve for the engine lubricating oil 9.

Le piston 3 est représenté sur la figure 1 dans une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes supérieure et inférieure appelées respectivement Point Mort Haut et Point
Mort Bas. Ce piston 3 se compose classiquement en partie supérieure d'une tête destinée à fermer la chambre de combustion et qui reçoit la pression des gaz. Cette tête porte circonférentiellement des gorges dans lesquelles sont logés des segments 6 qui assurent l'étanchéité aux gaz et à l'huile entre le piston 3 et le cylindre 2. La tête se prolonge vers le bas par une jupe qui frotte contre les parois du cylindre 2 et guide le mouvement du piston 3. Enfin, des bossages reçoivent l'axe 7 qui assure l'articulation du piston 3 au pied de la bielle 5.The piston 3 is represented in FIG. 1 in an intermediate position between the two upper and lower extreme positions called respectively Top dead center and Point
Death Low. This piston 3 is conventionally composed in the upper part of a head intended to close the combustion chamber and which receives the pressure of the gases. This head circumferentially carries grooves in which are housed segments 6 which provide gas and oil tightness between the piston 3 and the cylinder 2. The head extends downwards by a skirt which rubs against the walls of the cylinder 2 and guides the movement of the piston 3. Finally, bosses receive the axis 7 which ensures the articulation of the piston 3 at the foot of the connecting rod 5.

Le circuit de graissage non figuré est classiquement du type à graissage sous pression et à bain d'huile. Une pompe à huile entraînée par le moteur aspire l'huile 9 contenue dans le carter de protection ou carter d'huile 8 et la refoule à une pression contrôlée vers successivement un filtre à huile, la rampe principale ménagée à travers le carter-cylindres qui alimente les paliers du vilebrequin 4 et la rampe intégrée à la culasse qui surmonte le carter-cylindres pour lubrifier les différentes pièces frottantes de la distribution et notamment les paliers de l'arbre à cames ainsi que les contacts cames-patins, l'huile retombe ensuite par gravité dans le carter 8. The lubrication circuit, not shown, is conventionally of the pressure lubrication and oil bath type. An oil pump driven by the engine sucks in the oil 9 contained in the protective casing or oil pan 8 and discharges it at a controlled pressure successively to an oil filter, the main ramp formed through the cylinder block which supplies the bearings of the crankshaft 4 and the ramp integrated into the cylinder head which surmounts the cylinder block to lubricate the various friction parts of the distribution and in particular the bearings of the camshaft as well as the cam-skid contacts, the oil falls back then by gravity in the casing 8.

Les frottements entre la jupe du piston 3 et les parois en contact de l'alésage cylindrique 2 ainsi que les frottements de l'axe du piston 7 sont lubrifiés par les projections d'huile provenant du maneton du vilebrequin 4 au contact de la tête de la bielle 5. Ce maneton est lubrifié par de l'huile amenée depuis l'un des paliers adjacents du vilebrequin 4 par des perçages effectués à travers le vilebrequin. The friction between the skirt of the piston 3 and the walls in contact with the cylindrical bore 2 as well as the friction of the axis of the piston 7 are lubricated by the oil projections coming from the crankpin of the crankshaft 4 in contact with the head of the connecting rod 5. This crankpin is lubricated by oil supplied from one of the adjacent bearings of the crankshaft 4 by holes drilled through the crankshaft.

Conformément à l'invention, un écran 10 de forme adaptée et formant protection aux projections d'huile est disposé entre le vilebrequin 4 et l'ouverture inférieure de l'alésage cylindrique 2. According to the invention, a screen 10 of suitable shape and forming protection against oil splashes is disposed between the crankshaft 4 and the lower opening of the cylindrical bore 2.

Cet écran 10 a pour objet de limiter les projections d'huile vers l'alésage cylindrique et donc de limiter en conséquence les quantités d'huile déposées sur les parois de l'alésage 2.The purpose of this screen 10 is to limit the splashes of oil towards the cylindrical bore and therefore to limit the quantities of oil deposited on the walls of bore 2 accordingly.

Conformément à la figure 2 qui détaille l'écran 10, on voit que ce dernier se compose d'une plaque obturatrice sensiblement circulaire 15, réalisée par exemple sous la forme d'une tôle mince en matériau métallique. Cette plaque 15 est destinée à venir se positionner sous l'ouverture inférieure de l'alésage cylindrique 2, au contact du carter-cylindres 1. Elle comporte une ouverture centrale oblongue 11 de dimensions adaptées, destinée à laisser passer librement l'âme de la bielle 5 et permettre également le passage d'une partie prédéterminée des projections d'huile issues du maneton correspondant du vilebrequin 4. In accordance with FIG. 2 which details the screen 10, it can be seen that the latter consists of a substantially circular obturator plate 15, produced for example in the form of a thin sheet of metal material. This plate 15 is intended to be positioned under the lower opening of the cylindrical bore 2, in contact with the cylinder block 1. It has an oblong central opening 11 of suitable dimensions, intended to allow the core of the connecting rod 5 and also allow the passage of a predetermined part of the oil projections from the corresponding crankpin of the crankshaft 4.

La plaque 15 présente par ailleurs des orifices 12 adaptés, régulièrement répartis à sa périphérie, qui sont destinés à permettre le retour vers le carter 8 de l'huile qui a été raclée par les segments 6 du piston 3 et qui s'écoule en retour par gravité le long des parois intérieures de l'alésage cylindrique 2. Deux pattes 13 et 14 s'étendant de part et d'autre de la plaque 15 permettent la fixation de cette dernière sur le carter-cylindres par exemple par soudage. The plate 15 also has adapted orifices 12, regularly distributed around its periphery, which are intended to allow the return to the casing 8 of the oil which has been scraped by the segments 6 of the piston 3 and which flows back by gravity along the inner walls of the cylindrical bore 2. Two legs 13 and 14 extending on either side of the plate 15 allow the fixing of the latter on the cylinder block for example by welding.

Ainsi grâce à l'écran 10, il est possible d'ajuster au mieux, par les seules dimensions données à l'ouverture 11, la quantité d'huile projetée sur les parois de l'alésage cylindrique et donc de limiter cette quantité de façon à obtenir la lubrification souhaitée. Cette réduction de la quantité d'huile présente sur les parois de l'alésage cylindrique suffit à réduire la consommation en huile du moteur et ce, sans nécessiter de renforcer le segment racleur ou à améliorer les états de surface des pièces. Thus, thanks to the screen 10, it is possible to best adjust, by the only dimensions given to the opening 11, the quantity of oil sprayed onto the walls of the cylindrical bore and therefore to limit this quantity so to obtain the desired lubrication. This reduction in the quantity of oil present on the walls of the cylindrical bore is sufficient to reduce the oil consumption of the engine, without requiring strengthening the scraper segment or improving the surface conditions of the parts.

Par ailleurs, les orifices 12 de retour d'huile, combinés éventuellement à des rainures adaptées formées sur la face inférieure de la plaque 15, permettent de guider l'huile qui s'écoule de l'alésage 2 ou qui a été projetée contre la plaque depuis le maneton, vers les parois latérales du carter-cylindres puis sur les parois du bas carter 8 et donc d'éviter le retour et le barbotage de l'huile sur les éléments tournant de l'embiellage formé par l'ensemble biellevilebrequin, qui est à l'origine d'une perte de puissance des moteurs. Furthermore, the oil return orifices 12, possibly combined with suitable grooves formed on the underside of the plate 15, make it possible to guide the oil which flows from the bore 2 or which has been projected against the plate from the crankpin, towards the side walls of the cylinder block then on the walls of the bottom block 8 and therefore of avoiding the return and bubbling of the oil on the rotating elements of the crankshaft formed by the crankshaft assembly, which is causing a loss of engine power.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Ainsi, l'ensemble des alésages cylindriques du moteur peut être protégé par un unique écran s'étendant axialement sous toute la longueur du moteur. Thus, all of the cylindrical bores of the engine can be protected by a single screen extending axially under the entire length of the engine.

Ainsi, l'invention n'est pas limitée à un circuit de graissage sous pression et à bain d'huile mais peut également s'appliquer à un circuit de graissage à carter sec. De même, l'invention n'est pas limitée à la seule forme du carter-cylindres qui a été représenté mais peut s'appliquer à tout type de carter-cylindres. Thus, the invention is not limited to a pressure lubrication circuit and in an oil bath but can also be applied to a dry sump lubrication circuit. Likewise, the invention is not limited to the single form of the cylinder block which has been shown but can be applied to any type of cylinder block.

De même, l'écran 10 peut être réalisé non pas seulement en tôle métallique mais en tout type de matériau apte à résister aux contraintes de fonctionnement du carter-cylindres et peut par exemple être réalisé dans un matériau plastique adapté. Likewise, the screen 10 can be produced not only from sheet metal but from any type of material capable of withstanding the operating constraints of the cylinder block and can for example be produced from a suitable plastic material.

Claims

[1] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine comprising at least one cylindrical bore (2) opening at its two axial ends and intended to slide the corresponding piston (3) used to drive a crankshaft (4) by by means of a connecting rod (5), characterized in that the lower end of said cylindrical bore (2) cooperates with screen means (10) intended to limit splashes of oil originating in particular from the crankshaft towards said bore ( 2).

[2] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that said screen means (10) are formed by a sealing plate (15) intended to be positioned under the lower opening of said cylindrical bore (2), said plate (15) having suitable openings (11,12) to allow in particular the passage of the connecting rod and an adapted amount of oil splashes.

[3] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 2, characterized in that said plate (15) has an oblong central opening (11) of suitable dimensions, intended to allow passage the connecting rod (5) freely and also allow the passage of a suitable quantity of oil splashes.

[4] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 3, characterized in that said plate (15) has adapted oil return orifices (12), said orifices ( 12) being regularly distributed and intended to extend in the vicinity of the walls of the cylindrical bore (2).

[5] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said screen means (10) are adapted to guide the oil back to the side walls of said crankcase (1) and prevent oil dripping on the rotating parts of the crankshaft.

[6] Cylinder casing (1) for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said sealing plate (15) is formed by a thin sheet metal capable of being fixed to the lower part of the cylinder block (1) by means of two fixing lugs (13,14) extending on either side of said plate (15).