FR2857412A1

FR2857412A1 - Cylinder head for heat engine of motor vehicle, has inner conduit with section oriented in vertical direction that is inclined towards cylinder axis to provide large volume for injectors upper part and to permit inclination of valve guide

Info

Publication number: FR2857412A1
Application number: FR0308274A
Authority: FR
Inventors: Marc Frigo; Philippe Mallet; Alain Touchais
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: FR2857412B1

Abstract

The head has an inner conduit (18) for transporting a cooling fluid. The conduit has a section oriented in a vertical direction (C) that is inclined towards an axis (A) of a cylinder. The vertical direction is inclined to provide a large volume for an upper part (14) of a coaxial housing (12) of an injector and to permit inclination of a valve guide (20) towards the axis. An independent claim is also included for a mold for the realization of a core of foundry in sand intended for the realization of an inner conduit of the cylinder head.

Description

"Culasse à conduit incliné et moule pour une telle culasse" L'invention"Cylinder head inclined and mold for such a cylinder head" The invention

concerne une culasse pour un moteur thermique de véhicule automobile. relates to a cylinder head for a motor vehicle engine.

L'invention concerne plus particulièrement une culasse pour un moteur thermique de véhicule automobile, destinée à coiffer au moins un cylindre axial vertical dudit moteur, comportant au droit du cylindre, de l'axe vers la périphérie du cylindre: - un logement coaxial destiné à recevoir un injecteur de io carburant du moteur, comportant au moins une partie supérieure, de diamètre supérieur à celui d'une partie inférieure, - un conduit interne d'acheminement d'un fluide de refroidissement, de section oblongue orientée suivant une première direction sensiblement verticale, au moins un guide cylindrique d'une soupape du moteur, orienté suivant une seconde direction verticale. The invention relates more particularly to a cylinder head for a motor vehicle engine, intended to cap at least one vertical axial cylinder of said engine, having in line with the cylinder, from the axis towards the periphery of the cylinder: a coaxial housing for receiving a fuel injector of the engine, comprising at least an upper portion, of diameter greater than that of a lower portion, - an internal conduit for conveying a cooling fluid, of oblong section oriented in a first direction substantially vertical, at least one cylindrical guide of a motor valve, oriented in a second vertical direction.

On connaît de nombreux exemples de culasses conventionnelles de ce type. Numerous examples of conventional yokes of this type are known.

Celles-ci sont pour la plupart destinées à des moteur dits "injection directe" dans lesquels un injecteur, dont un nez débouche directement dans la culasse au droit du cylindre, est destiné à pulvériser du carburant directement dans la chambre de combustion. These are mostly intended for so-called "direct injection" engines in which an injector, whose nose opens directly into the cylinder head right of the cylinder, is intended to spray fuel directly into the combustion chamber.

De tels moteurs posent des problèmes d'encombrement, car l'injecteur, pour procurer le meilleur rendement possible, doit être agencé suivant une position coïncidant sensiblement avec l'axe du cylindre, et réduit de ce fait l'espace disponible alloué aux soupapes. Such engines pose congestion problems because the injector, to provide the best possible performance, must be arranged in a position substantially coinciding with the axis of the cylinder, and thereby reduces the available space allocated to the valves.

De manière connue, dans de tels moteurs, les soupapes sont agencées suivant une orientation sensiblement verticale. In known manner, in such engines, the valves are arranged in a substantially vertical orientation.

De ce fait, la quantité d'air fournie par les soupapes n'est pas optimale du fait de leur faible diamètre. As a result, the amount of air supplied by the valves is not optimal because of their small diameter.

Par ailleurs, l'espace dévolu à la partie supérieure de l'injecteur, qui comporte les moyens de commande dudit injecteur, est particulièrement réduit. Moreover, the space devolved to the upper part of the injector, which comprises the control means of said injector, is particularly reduced.

Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose une culasse améliorée qui permet d'augmenter la taille des soupapes et qui permet aussi d'augmenter l'espace dévolu à la partie supérieure de l'injecteur. To overcome these drawbacks, the invention proposes an improved cylinder head which makes it possible to increase the size of the valves and which also makes it possible to increase the space devolved on the upper part of the injector.

Dans ce but, l'invention propose une culasse du type décrit précédemment, caractérisée en ce que la première direction io d'orientation de la section du conduit est inclinée vers l'axe du cylindre d'un angle identique à l'angle de dépouille de l'outillage permettant de réaliser le noyau du conduit pour pourvoir agrandir le volume de la partie supérieure du logement d'injecteur et pour permettre l'inclinaison du guide de soupape vers l'axe du cylindre. For this purpose, the invention proposes a cylinder head of the type described above, characterized in that the first direction of orientation of the duct section is inclined towards the axis of the cylinder at an angle identical to the draft angle. tooling for making the core of the conduit to expand the volume of the upper portion of the injector housing and to allow the inclination of the valve guide to the axis of the cylinder.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - un bord de la partie supérieure du logement d'injecteur et l'axe du guide de soupape sont parallèles à la première direction d'orientation de la section du conduit, - la section du conduit comporte au moins une partie intermédiaire principale dont les bords sont parallèles à la première direction d'orientation de la section du conduit pour proposer une épaisseur de matériau de la culasse sensiblement constante entre d'une part la partie supérieure du logement d'injecteur et entre le conduit et d'autre part le guide de soupape et le conduit. According to other features of the invention: - an edge of the upper part of the injector housing and the axis of the valve guide are parallel to the first direction of orientation of the duct section, - the section of the duct comprises at least one main intermediate portion whose edges are parallel to the first orientation direction of the duct section to provide a substantially constant thickness of the cylinder head material between the upper part of the injector housing and between the conduit and on the other hand the valve guide and the conduit.

L'invention propose aussi un moule pour la réalisation d'un noyau de fonderie en sable destiné à la réalisation d'un conduit de culasse du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une empreinte complémentaire du noyau à obtenir, dont la section comporte: une zone intermédiaire oblongue comportant deux bords intermédiaires parallèles, - des zones supérieure et inférieure de section trapézoïdale, se raccordant chacune avec la zone intermédiaire de manière qu'un premier bord de jonction de chaque zone supérieure/inférieure forme avec un des bords intermédiaires de la zone intermédiaire oblongue un angle de dépouille permettant le démoulage du noyau en sable. The invention also proposes a mold for producing a sand casting core intended for producing a breech-type duct of the type described above, characterized in that it comprises at least one complementary cavity of the core to be obtained, whose section comprises: an oblong intermediate zone having two parallel intermediate edges, - upper and lower zones of trapezoidal cross-section, each connecting with the intermediate zone so that a first junction edge of each upper / lower zone forms with a intermediate edges of the oblong intermediate zone a draft angle for demolding the core sand.

Selon une autre caractéristique du moule, un second bord de jonction de chaque zone supérieure/inférieure prolonge l'autre bord intermédiaire de la zone intermédiaire oblongue. According to another characteristic of the mold, a second joining edge of each upper / lower zone extends the other intermediate edge of the oblong intermediate zone.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la io compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une demi-vue en coupe transversale d'une culasse selon un état antérieur de la technique; - la figure 2 est une demi-vue en coupe transversale d'une culasse selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe d'un moule pour la réalisation d'un noyau de moulage pour la culasse de la figure 2. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a half-view in cross-section of a cylinder head according to a prior art; - Figure 2 is a half-view in cross section of a cylinder head according to the invention; - Figure 3 is a sectional view of a mold for producing a molding core for the cylinder head of Figure 2.

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. In the following description, like reference numerals designate like parts or having similar functions.

Par convention, les termes "supérieur" ou "inférieur" désignent respectivement des éléments ou des positions orientés respectivement vers le haut ou le bas des figures 1 à 3. By convention, the terms "upper" or "lower" respectively denote elements or positions respectively oriented upwards or downwards from FIGS. 1 to 3.

On a représenté à la figure 1 la moitié d'une culasse 10 pour un moteur thermique (non représenté) de véhicule automobile. FIG. 1 shows half of a cylinder head 10 for a combustion engine (not shown) of a motor vehicle.

De manière connue, la culasse 10 est destinée à coiffer au moins un cylindre vertical dudit moteur qui est orienté verticalement suivant un axe "A". In known manner, the yoke 10 is intended to cap at least one vertical cylinder of said motor which is oriented vertically along an axis "A".

La culasse 10 est notamment jointive avec une face supé- rieure (non représentée) du bloc du moteur selon un plan "P". The yoke 10 is in particular contiguous with an upper face (not shown) of the engine block along a plane "P".

De manière connue, la culasse 10 comporte, au droit du cylindre, et de l'axe "A" du cylindre vers la périphérie de son alésage, dont la projection PC a été représentée aux figures 1 et 2, un logement 12 coaxial qui est destiné à recevoir un injecteur (non représenté) de carburant du moteur. In known manner, the cylinder head 10 comprises, in line with the cylinder, and the axis "A" of the cylinder towards the periphery of its bore, whose projection PC has been shown in FIGS. 1 and 2, a coaxial housing 12 which is intended to receive an injector (not shown) of engine fuel.

Ce logement 12 comporte au moins une partie supérieure 14, de diamètre supérieur à celui d'une partie inférieure 16. This housing 12 comprises at least one upper portion 14, of greater diameter than that of a lower portion 16.

s Le logement 12 comporte par exemple un taraudage (on représenté) permettant le vissage de l'injecteur associé dans la partie inférieure 16. s housing 12 comprises for example a tapping (shown) for screwing the associated injector in the lower part 16.

En s'éloignant de l'axe "A" suivant la direction radiale, c'est-à-dire vers la droite de la figure 1, la culasse 10 comporte lo un conduit 18 interne d'acheminement d'un fluide de refroidis- sement qui est destiné au refroidissement de la culasse 10. Moving away from the axis "A" in the radial direction, that is to the right of FIG. 1, the yoke 10 includes an internal conduit 18 for conveying a cooling fluid. which is intended for the cooling of the cylinder head 10.

Le conduit 18 présente une section oblongue orientée suivant une première direction "C" sensiblement verticale. The conduit 18 has an oblong section oriented in a first direction "C" substantially vertical.

En s'éloignant encore de l'axe "A" suivant la direction radiale, la culasse 10 comporte au moins un guide 20 cylindrique d'une soupape du moteur, orienté suivant une seconde direction verticale "S". Further away from the axis "A" in the radial direction, the yoke 10 has at least one cylindrical guide 20 of a motor valve, oriented in a second vertical direction "S".

Sur la coupe de la figure 1, on a représenté un unique guide 20 associé à une seule soupape (non représentée), mais il sera compris que cette disposition n'est pas limitative et que la culasse 10 pourrait comporter plusieurs guides 20 associés à autant de soupapes placées en avant et en arrière du plan de coup, le moteur étant alors un moteur dit "multisoupapes". On the section of Figure 1, there is shown a single guide 20 associated with a single valve (not shown), but it will be understood that this provision is not limiting and that the cylinder head 10 could include several guides 20 associated with as many valves placed forward and back of the shot plane, the engine then being a so-called "multisoupapes" engine.

Comme l'illustre la figure 2 qui représente la culasse 10 faisant l'objet de l'invention, la première direction "C" d'orientation de la section du conduit 18 est inclinée vers l'axe "A" du cylindre de manière à permettre à proposer un volume agrandi pour la partie 14 supérieure du logement 12 d'injecteur et pour permettre l'inclinaison du guide 20 de soupape vers l'axe "A" du cylindre. As illustrated in FIG. 2, which represents the yoke 10 forming the subject of the invention, the first direction "C" of orientation of the section of the duct 18 is inclined towards the axis "A" of the cylinder so as to allow to provide an enlarged volume for the upper portion 14 of the injector housing 12 and to allow the inclination of the valve guide 20 to the axis "A" of the cylinder.

Dans cette configuration, en comparant la culasse 10 de la figure 2 à la culasse 10 selon l'état de la technique de la figure 1, on voit que, dans un même plan horizontal "H1", le rayon "Rmod" de la partie supérieure 14 du logement 12 d'injecteur de la culasse 10 selon l'invention est plus grand que le rayon "Ret" de la partie supérieure 14 du logement 12 d'injecteur de la culasse 10 selon l'état de la technique. In this configuration, by comparing the yoke 10 of FIG. 2 with the yoke 10 according to the state of the art of FIG. 1, it can be seen that, in the same horizontal plane "H1", the radius "Rmod" of the part upper 14 of the housing 12 of the cylinder head injector 10 according to the invention is larger than the radius "Ret" of the upper portion 14 of the housing 12 of the injector of the cylinder head 10 according to the state of the art.

D'une manière analogue, on voit que, dans un même plan horizontal "H2", la distance "Dmod" séparant le guide 20 de soupape de la projection verticale "PC" de la paroi du cylindre, pour la culasse 10 objet de l'invention qui a été représentée à la figure 2, est plus grande que la distance "Det" séparant le guide 20 de soupape de la projection "PC" de la paroi du cylindre pour la culasse 10 selon l'état antérieur de la technique qui a été io représentée à la figure 1. In a similar manner, it can be seen that, in the same horizontal plane "H2", the distance "Dmod" separating the valve guide 20 from the vertical projection "PC" of the wall of the cylinder, for the cylinder head 10 which is the object of the invention. invention which has been shown in FIG. 2, is larger than the distance "Det" separating the valve guide 20 from the projection "PC" of the wall of the cylinder for the cylinder head 10 according to the prior art which has been shown in Figure 1.

Cette configuration permet de bénéficier d'un volume maximal dans la partie inférieure de la culasse 10 pour l'implantation d'un siège (non représenté) de la soupape. Le moteur peut donc être équipé de soupapes de taille supérieure, ce qui permet de favoriser le remplissage de la chambre de combustion. This configuration allows to benefit from a maximum volume in the lower part of the cylinder head 10 for the implantation of a seat (not shown) of the valve. The engine can therefore be equipped with larger valves, which promotes the filling of the combustion chamber.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, un bord 22 de la partie supérieure 14 du logement 14 d'injecteur et l'axe "S" du guide 20 de soupape sont parallèles à la première direction "C" inclinée d'orientation de la section du conduit 18. In the preferred embodiment of the invention, an edge 22 of the upper portion 14 of the injector housing 14 and the "S" axis of the valve guide 20 are parallel to the first inclined orientation direction "C". of the duct section 18.

Comme l'illustre la figure 2, cette configuration permet de conserver une épaisseur "El" de matériau sensiblement constante entre la paroi 22 de la partie supérieure 14 du logement 12 d'injecteur et le conduit 18, et aussi de conserver une épaisseur "E2" de matériau sensiblement constante entre le conduit 18 et le guide 20 de soupape. As illustrated in FIG. 2, this configuration makes it possible to maintain a thickness "El" of substantially constant material between the wall 22 of the upper part 14 of the injector housing 12 and the conduit 18, and also to preserve a thickness "E2 of substantially constant material between the conduit 18 and the valve guide 20.

A cet effet, la section du conduit 18 comporte au moins une partie intermédiaire 24 principale dont les bords 26 sont parallèles à la première direction "C" d'orientation de la section du conduit 20. For this purpose, the section of the duct 18 comprises at least one main intermediate portion 24 whose edges 26 are parallel to the first direction "C" of orientation of the section of the duct 20.

Par ailleurs, la section du conduit 18 comporte une partie supérieure 28 et une partie inférieure 30 correspondant à des parties de dépouille d'un noyau moulé dont est issu le conduit 18 lors du moulage de la culasse 10. Furthermore, the section of the duct 18 comprises an upper portion 28 and a lower portion 30 corresponding to the clearance portions of a molded core from which the duct 18 is produced during the molding of the yoke 10.

Un moule 32 pour un tel noyau a été représenté à titre d'exemple à la figure 3. A mold 32 for such a core has been shown by way of example in FIG.

De manière connue, le moule 32 comporte au moins une empreinte 34 complémentaire du noyau à obtenir. Le moule 32 est constitué de deux parties, une partie 36 supérieure, et une partie 40 inférieure. In known manner, the mold 32 comprises at least one cavity 34 complementary to the core to obtain. The mold 32 consists of two parts, an upper portion 36, and a lower portion 40.

Comme l'illustre la figure 3, la section de l'empreinte 34 du moule 32 comporte une zone 42 intermédiaire oblongue, qui comporte deux bords 44 intermédiaires parallèles. Ces bords 44 délimitent les parois du noyau qui sont destinées à former, lors du moulage de la culasse 10, les bords 26 parallèles du conduit 18. As illustrated in Figure 3, the section of the cavity 34 of the mold 32 has an oblong intermediate zone 42, which has two parallel intermediate edges 44. These edges 44 delimit the walls of the core which are intended to form, during the molding of the yoke 10, the parallel edges 26 of the duct 18.

La section de l'empreinte 34 du moule 32 comporte aussi des zones supérieure 46 et inférieure 48, associées aux parties supérieure 36 et inférieure 40 du moule 32 qui présentent chacune une section trapézoïdale. The section of the cavity 34 of the mold 32 also has upper regions 46 and lower 48, associated with the upper 36 and lower 40 of the mold 32 which each have a trapezoidal section.

Ces zones supérieure 46 et inférieure 48 se raccordent chacune avec la zone intermédiaire 44 de manière qu'un premier bord 50, 52 de jonction de chaque zone supérieure 46 ou inférieure 48 forme avec un des bords 44 intermédiaires de la zone intermédiaire oblongue un angle "a" de dépouille permettant le démoulage du noyau en sable. These upper 46 and lower 48 zones each connect with the intermediate zone 44 so that a first edge 50, 52 of junction of each upper zone 46 or lower 48 forms with an intermediate edge 44 of the oblong intermediate zone an angle " a "draft allowing the release of the core sand.

Dans cette configuration, le moulage du noyau s'effectue comme suit: Une fois les deux parties 36 et 40 du moule 332 assemblées, on introduit dans le moule 32 par un orifice (non représenté) un mélange de sable et de liants polymères. Ces liants polymères sont ensuite vulcanisés par soufflage d'un gaz de vulcanisation. In this configuration, the casting of the core is as follows: Once the two parts 36 and 40 of the mold 332 assembled, is introduced into the mold 32 through an orifice (not shown) a mixture of sand and polymeric binders. These polymeric binders are then vulcanized by blowing a vulcanizing gas.

On ôte alors les parties supérieure 36 et inférieure 40 du moule 32. Le noyau peut alors être utilisé pour le moulage de la culasse 10. The upper 36 and lower 40 parts of the mold 32 are then removed from the mold 32. The core can then be used for molding the cylinder head 10.

L'invention permet donc de disposer d'une culasse 10 optimisée en termes de volume pour l'injecteur et les soupapes. The invention therefore makes it possible to have a cylinder head 10 optimized in terms of volume for the injector and the valves.

Claims

1. Cylinder head (10) for a motor vehicle engine, intended to cover at least one vertical axial cylinder of said engine, comprising, in line with the cylinder, the axis (A) towards the periphery (PC) of the cylinder: a coaxial housing (12) for receiving an engine fuel injector, having at least one upper portion (14) of greater diameter than a lower portion (16), - an inner conduit (18) of conveying a cooling fluid, of oblong section oriented in a first direction (C) substantially vertical, - at least one cylindrical guide (20) of a motor valve, oriented in a second direction (S) vertical, characterized in in that the first direction (C) of the section of the duct (18) is inclined towards the axis (A) of the cylinder in order to enlarge the volume of the upper portion (14) of the injector housing (12) and to allow the inclination of the valve guide (20) towards the axis (A) of the cylinder.

2. Cylinder head (10) according to the preceding claim, characterized in that an edge (22) of the upper part (14) of the housing (12) of the injector and the axis (S) of the valve guide are parallel to the first direction (C) of orientation of the duct section (18).

3. Cylinder head (10) according to the preceding claim, characterized in that the section of the duct (18) comprises at least one main intermediate portion (24) whose edges (26) are parallel to the first direction (S) of orientation of the duct section (18) to provide a substantially constant thickness (E1, E2) of the yoke material (10) between firstly the upper portion (14) of the injector housing and the duct (18) and on the other hand between the valve guide (20) and the conduit (18).

4. Cylinder head (10) according to the preceding claim, characterized in that the section of the duct (18) comprises an upper portion (28) and a lower portion (30) corresponding to the flank portions of a molded core from which is derived the conduit (18) during the molding of the cylinder head.

5. Mold (32) for producing a sand casting core for producing a breech duct (18) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that comprises at least one impression (34) complementary to the core to be obtained, the section of which comprises: an oblong intermediate zone (42) comprising two parallel intermediate edges (44); upper (46) and lower (48) zones; trapezoidal section, each connecting with the intermediate zone (42) so that a first edge (50, 52) of junction of each upper / lower zone (46, 48) forms with one of the intermediate edges (44) of the zone intermediate (42) oblong a clearance angle (a) for demolding the core sand.

6. Mold (10) according to the preceding claim, characterized in that a second edge (52, 54) junction of each upper / lower zone (46, 48) extends the other intermediate edge (44) of the zone ( 42) oblong intermediate.