FR2861321A1

FR2861321A1 - Jet nozzle for cooling and oil lubrication system, has unit that deforms elastically under force of fluid pressure, and is positioned such that it reduces outlet area of nozzle when fluid flow decreases

Info

Publication number: FR2861321A1
Application number: FR0312479A
Authority: FR
Inventors: Jean Yves Chotte; Antoine Dekervel
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-04-29
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: FR2861321B1

Abstract

The nozzle has a fluid outlet port (2) provided with an elastically deformable unit (7). The unit (7) deforms elastically under the force of fluid pressure, and is positioned to reduce an outlet area of the nozzle when the fluid flow decreases. The unit (7) has an annular lip (8) that extends in a transversal plane from an axis of an orifice. An external edge of the lip is fixed to a wall of the orifice. An independent claim is also included for a cooling and lubrication system.

Description

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GICLEUR POUR DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN FLUIDE L'invention concerne un gicleur pour un dispositif d'alimentation en fluide, et plus particulièrement un système de lubrification et de refroidissement d'un moteur à combustion de véhicule automobile comprenant au moins un gicleur selon l'invention. The invention relates to a nozzle for a device for supplying fluid, and more particularly to a system for lubricating and cooling a motor vehicle combustion engine comprising at least one nozzle according to the invention. invention.

De manière connue, un système de lubrification des moteurs de véhicule automobile comprend notamment une pompe à huile reliée à une rampe d'huile sur laquelle sont montés des gicleurs pour la lubrification et le refroidissement des pistons du moteur. A la base de chaque cylindre du moteur, un gicleur d'extrémité cylindrique est monté en sortie de la rampe d'huile. Chaque gicleur est orienté de manière à expulser un jet d'huile vers le haut du cylindre correspondant pour refroidir le piston. La pompe à huile est en outre reliée aux autres organes du moteur afin d'assurer leur lubrification et refroidissement. In known manner, a motor vehicle engine lubrication system comprises in particular an oil pump connected to an oil ramp on which are mounted nozzles for the lubrication and cooling of the engine pistons. At the base of each cylinder of the engine, a cylindrical end nozzle is mounted at the outlet of the oil ramp. Each nozzle is oriented to expel an oil jet to the top of the corresponding cylinder to cool the piston. The oil pump is also connected to the other engine components to ensure lubrication and cooling.

Actuellement, afin de limiter la consommation de carburant, la pompe à huile est dimensionnée "au plus juste" pour un fonctionnement à couple maximum et puissance maximale du moteur. Il en résulte toutefois que la pression d'huile à bas régime du moteur peut être insuffisante pour refroidir et lubrifier l'ensemble des organes du moteur. Currently, in order to limit fuel consumption, the oil pump is dimensioned "at the fairest" for operation at maximum torque and maximum power of the engine. As a result, however, the low engine oil pressure may be insufficient to cool and lubricate all engine components.

C'est le cas notamment lors de l'utilisation de gicleurs sans clapet. Les gicleurs étant en permanence ouverts, ils provoquent une chute de la pression d'huile dans le système de refroidissement lors d'un fonctionnement du moteur à bas régime. La pression est alors trop faible pour permettre aux jets d'huile sortant des gicleurs d'atteindre les pistons, et ne permet pas non plus un bon refroidissement des autres organes du moteur. This is particularly the case when using sprinklers without valves. The nozzles are permanently open, they cause a drop in the oil pressure in the cooling system during operation of the engine at low speed. The pressure is then too low to allow the oil jets exiting the nozzles to reach the pistons, and also does not allow good cooling of other engine components.

Afin de remédier à ce problème, une solution consiste à interrompre momentanément le refroidissement des pistons à bas régime afin de maintenir une pression suffisante dans le reste du circuit d'huile et privilégier la lubrification des organes les plus importants du moteur, tels que les paliers de vilebrequin. Ainsi, le document SU-1 382 982 décrit un dispositif permettant une interruption du refroidissement du piston au moyen d'un clapet dans certaines conditions de fonctionnement du moteur. Dans ce document, l'huile n'est pas amenée au niveau des pistons par des gicleurs mais par un conduit situé à l'intérieur de la bielle. Une autre solution similaire consiste à utiliser des gicleurs à clapet. A bas régime moteur, les clapets coupent l'alimentation en huile des gicleurs afin de conserver une pression d'huile moteur suffisante pour le reste du circuit et lubrifier les organes les plus importants du moteur. Une telle interruption momentanée de la lubrification des pistons peut toutefois conduire à des problèmes de surchauffe des pistons. In order to remedy this problem, one solution consists in temporarily stopping the cooling of the pistons at low speeds in order to maintain a sufficient pressure in the rest of the oil circuit and to privilege the lubrication of the most important organs of the engine, such as the bearings crankshaft. Thus, the document SU-1 382 982 describes a device allowing an interruption of the cooling of the piston by means of a valve in certain operating conditions of the engine. In this document, the oil is not brought to the level of the pistons by nozzles but by a conduit located inside the connecting rod. Another similar solution is to use valve sprinklers. At low engine speeds, the valves shut off the oil supply to the sprinklers in order to maintain sufficient engine oil pressure for the rest of the system and to lubricate the most important engine components. Such a momentary interruption in the lubrication of the pistons may, however, lead to overheating problems of the pistons.

L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un gicleur permettant d'assurer le refroidissement et la lubrification des pistons à n'importe quel régime moteur, tout en limitant les pertes de pression d'huile dans le système de lubrification. Il présente en outre l'avantage de ne pas nécessiter de modifications du système de lubrification, et notamment de la pompe à huile. The invention aims to overcome these disadvantages by providing a nozzle to ensure the cooling and lubrication of the pistons at any engine speed, while limiting the oil pressure losses in the lubrication system. It also has the advantage of not requiring changes to the lubrication system, including the oil pump.

A cet effet, l'objet de l'invention concerne un gicleur pour un dispositif d'alimentation en fluide comprenant un orifice de sortie dudit fluide, caractérisé en ce que l'orifice est pourvu d'un élément déformable élastiquement sous l'effet de la pression du fluide, ledit élément étant placé de manière à réduire, respectivement augmenter, la section de sortie du gicleur lorsque le débit de fluide diminue, respectivement augmente. For this purpose, the subject of the invention relates to a nozzle for a fluid supply device comprising an outlet orifice of said fluid, characterized in that the orifice is provided with an elastically deformable element under the effect of the pressure of the fluid, said element being placed so as to reduce, respectively increase, the output section of the nozzle when the fluid flow rate decreases, respectively increases.

Ainsi, pour une application à un système de lubrification, la variation des dimensions de l'orifice permet de faire varier le paramètre "v", "vitesse d'éjection de l'huile" en sortie du gicleur. Si cette vitesse est suffisamment importante, le jet d'huile sortant du gicleur atteindra effectivement le piston qui sera refroidi. A bas régime moteur, le débit d'huile Q fourni par la pompe est plus faible qu'à haut régime. Les équations générales de la mécanique des fluides donnent Q=Sv, où S représente la section de sortie du gicleur. Ainsi pour garder une vitesse d'éjection v constante, il faut avoir une section de sortie S du gicleur qui soit plus faible à bas régime (Q petit) qu'à haut régime (Q grand). Thus, for application to a lubrication system, the variation in the dimensions of the orifice makes it possible to vary the parameter "v", "oil ejection speed" at the outlet of the nozzle. If this speed is large enough, the jet of oil coming out of the jet will effectively reach the piston which will be cooled. At low engine speed, the oil flow Q supplied by the pump is lower than at high speed. The general equations of fluid mechanics give Q = Sv, where S represents the outlet section of the nozzle. Thus, to keep a constant ejection velocity v, it is necessary to have an output section S of the nozzle which is lower at low speed (small Q) than high speed (large Q).

Avantageusement, l'élément déformable présente une lèvre annulaire sensiblement plane s'étendant dans un plan transversal à l'axe de l'orifice, le bord externe de la lèvre étant solidaire des parois de l'orifice et son bord interne délimitant la section de passage du fluide. Advantageously, the deformable element has a substantially flat annular lip extending in a plane transverse to the axis of the orifice, the outer edge of the lip being integral with the walls of the orifice and its inner edge delimiting the section of the orifice. passage of the fluid.

Avantageusement, la paroi de l'orifice présente un logement apte à recevoir et maintenir le bord externe de la lèvre. Advantageously, the wall of the orifice has a housing adapted to receive and maintain the outer edge of the lip.

2861321 3 Plus particulièrement, la paroi de l'orifice présente un logement cylindrique d'axe confondu avec l'axe de l'orifice et le bord externe forme une partie cylindrique de forme similaire au logement cylindrique, ladite partie cylindrique étant insérée et fixée dans ledit logement cylindrique. More specifically, the wall of the orifice has a cylindrical housing of axis coincident with the axis of the orifice and the outer edge forms a cylindrical portion of similar shape to the cylindrical housing, said cylindrical portion being inserted and fixed in said cylindrical housing.

Avantageusement, l'élément déformable est en matériau élastique synthétique, de manière à supporter des déformations répétitives. Advantageously, the deformable element is made of synthetic elastic material, so as to withstand repetitive deformations.

L'invention concerne également un système de lubrification et de refroidissement d'un moteur à combustion de véhicule automobile comprenant au moins un gicleur selon l'invention. The invention also relates to a system for lubricating and cooling a motor vehicle combustion engine comprising at least one nozzle according to the invention.

L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité d'un gicleur selon l'invention selon la ligne A-A de la figure 2; - la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'extrémité d'un gicleur selon l'invention selon la ligne B-B de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues similaires à la figure 1 dans d'autres positions d'ouverture de l'orifice du gicleur. The invention is now described with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a longitudinal sectional view of the end of a nozzle according to the invention along the line A-A of Figure 2; FIG. 2 is a cross-sectional view of the end of a nozzle according to the invention along line BB of FIG. 1; FIGS. 3 and 4 are views similar to FIG. 1 in other positions; opening of the orifice of the nozzle.

Un gicleur selon l'invention présente une extrémité 1 représentée sur les figures. L'extrémité 1 présente une forme cylindrique comportant un orifice interne 2 par lequel sort le fluide. L'autre extrémité du gicleur, non représentée, est reliée à un dispositif d'alimentation en fluide. La direction d'écoulement du fluide est indiquée par la flèche F sur les figures. A nozzle according to the invention has an end 1 shown in the figures. The end 1 has a cylindrical shape having an internal orifice 2 through which the fluid. The other end of the nozzle, not shown, is connected to a fluid supply device. The flow direction of the fluid is indicated by the arrow F in the figures.

A proximité du bord 3 de l'orifice, la paroi interne 4 de l'extrémité 1 est pourvue d'un logement 5. Ce dernier 5 présente une forme cylindrique d'axe 6 confondu avec l'axe de l'extrémité 1. Le logement 5 s'étend sur une certaine hauteur h de l'extrémité 1 suivant la direction axiale. Near the edge 3 of the orifice, the inner wall 4 of the end 1 is provided with a housing 5. The latter 5 has a cylindrical shape with an axis 6 coinciding with the axis of the end 1. The housing 5 extends over a certain height h of the end 1 in the axial direction.

Le logement 5 est destiné à recevoir un élément déformable 7 présentant une forme générale annulaire. Cet élément déformable présente une lèvre 8 sensiblement plane et annulaire s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 6. Le bord interne 10 de la lèvre 8 définit la section d'ouverture de l'orifice. Le bord externe de la lèvre 8 forme une partie cylindrique 9 s'étendant depuis la lèvre 8 dans la direction de l'axe 6, tel que visible sur les figures. Les dimensions de 2861321 4 la partie cylindrique 9 sont telles qu'elle peut être logée et fixée dans le logement 5, par exemple par collage, encliquetage ou similaire. The housing 5 is intended to receive a deformable element 7 having a generally annular shape. This deformable element has a substantially flat and annular lip 8 extending in a plane substantially perpendicular to the axis 6. The inner edge 10 of the lip 8 defines the opening section of the orifice. The outer edge of the lip 8 forms a cylindrical portion 9 extending from the lip 8 in the direction of the axis 6, as visible in the figures. The dimensions of the cylindrical portion 9 are such that it can be accommodated and fixed in the housing 5, for example by gluing, latching or the like.

De préférence, la partie cylindrique 9 s'étend en aval de la lèvre 8 par rapport au sens d'écoulement du fluide. On peut toutefois prévoir que la lèvre 8 soit solidaire de la partie cylindrique 9 sensiblement dans la partie médiane de cette dernière ou en amont de la lèvre 8 par rapport au sens d'écoulement. Preferably, the cylindrical portion 9 extends downstream of the lip 8 with respect to the direction of flow of the fluid. However, it can be provided that the lip 8 is integral with the cylindrical portion 9 substantially in the middle portion thereof or upstream of the lip 8 relative to the direction of flow.

Le gicleur selon l'invention est particulièrement adapté à un système de lubrification d'huile pour moteur. Il doit alors être dans un matériau suffisamment résistant à l'huile pour ne pas se dégrader pendant la durée de vie du moteur. The nozzle according to the invention is particularly suitable for an engine oil lubrication system. It must then be in a material sufficiently resistant to oil so as not to degrade during the life of the engine.

Le gicleur fonctionne alors de la manière suivante. The nozzle then operates as follows.

A bas régime moteur, le débit et la pression d'huile sont faibles. L'effort résultant F1 sur la lèvre déformable 8 n'est pas suffisant pour la déformer. La section d'ouverture S1 de l'orifice est alors minimale (figure 1), ce qui permet au jet d'huile d'atteindre une vitesse suffisamment importante pour refroidir le piston. En outre, la section S1 étant limitée, la perte de pression dans le circuit d'huile est faible et les autres éléments du moteur peuvent être lubrifiés convenablement. At low engine speed, oil flow and oil pressure are low. The resulting force F1 on the deformable lip 8 is not sufficient to deform it. The opening section S1 of the orifice is then minimal (Figure 1), which allows the jet of oil to reach a sufficiently high speed to cool the piston. In addition, the section S1 being limited, the pressure loss in the oil circuit is low and the other motor elements can be properly lubricated.

Pour un régime moteur plus important, le débit et la pression d'huile sont plus élevés. L'effort résultant F2 sur la lèvre 8 est suffisamment important pour commencer à la déformer. La lèvre 8 se rapproche ainsi de la partie cylindrique 9 et de la paroi interne 4, de sorte que son bord interne 10 se dilate (figure 3). Ainsi, la section de sortie S2 de l'orifice est plus grande que S1, ce qui permet de réguler la vitesse d'éjection d'huile. On régule par la même occasion la pression à l'intérieur du circuit d'huile. For a higher engine speed, the flow rate and the oil pressure are higher. The resulting force F2 on the lip 8 is large enough to start deforming it. The lip 8 thus approaches the cylindrical portion 9 and the inner wall 4, so that its inner edge 10 expands (Figure 3). Thus, the outlet section S2 of the orifice is larger than S1, which makes it possible to regulate the oil ejection speed. At the same time, the pressure inside the oil circuit is regulated.

A haut régime moteur, le débit et la pression d'huile sont très élevés. Le gicleur doit alors proposer une ouverture maximale. L'effort résultant F3 sur la lèvre 8 étant très grand, cette dernière subit une déformation importante et une dilatation maximale de son bord interne 10. La section de sortie S3 est alors maximale. La lèvre 8 est quasiment plaquée contre la partie cylindrique 9 tel que représenté sur la figure 4. At high engine speed, the oil flow and pressure are very high. The nozzle must then offer a maximum opening. The resulting force F3 on the lip 8 being very large, the latter undergoes a large deformation and a maximum expansion of its inner edge 10. The output section S3 is then maximum. The lip 8 is almost pressed against the cylindrical portion 9 as shown in FIG. 4.

Lors du passage d'un haut régime à un bas régime, le matériau formant la lèvre 8 se remet en place seul grâce à ses propriétés de déformabilité. During the transition from a high speed to a low speed, the material forming the lip 8 resets itself thanks to its deformability properties.

2861321 5 Dans l'exemple, la section d'ouverture S3 est légèrement inférieure à la section S de l'orifice 4. On peut toutefois réaliser un logement 5 plus profond afin que lorsque la lèvre 8 est complètement plaquée contre la partie cylindrique 9, la section d'ouverture soit sensiblement égale à S. Dans l'exemple, la lèvre 8 et la partie cylindrique 9 sont réalisées dans le même matériau déformable élastiquement, par exemple en un matériau élastique synthétique. On peut toutefois prévoir que la partie cylindrique 9 soit réalisée dans un matériau différent de celui de la lèvre 8, par exemple plus rigide de manière à assurer la fixation de cette partie dans le logement 5. In the example, the opening section S3 is slightly smaller than the section S of the orifice 4. However, it is possible to make a deeper housing 5 so that when the lip 8 is completely pressed against the cylindrical part 9, the opening section is substantially equal to S. In the example, the lip 8 and the cylindrical portion 9 are made of the same elastically deformable material, for example a synthetic elastic material. However, provision can be made for the cylindrical part 9 to be made of a material different from that of the lip 8, for example more rigid so as to fix this part in the housing 5.

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Claims

A nozzle for a fluid supply device comprising an outlet orifice (2) of said fluid, characterized in that the orifice is provided with an elastically deformable element (7) under the effect of the pressure of the fluid, said element (7) being placed so as to reduce, respectively increase, the outlet section of the nozzle (Si, S2, S3) as the fluid flow rate decreases, respectively increases.

2. Sprinkler according to claim 1, characterized in that the deformable element (7) has a substantially flat annular lip (8) extending in a plane transverse to the axis (6) of the orifice, the outer edge the lip (9) being integral with the wall of the orifice (4) and its inner edge (10) defining the fluid passage section.

3. Sprinkler according to claim 2, characterized in that the wall of the orifice (4) has a housing (5) adapted to receive and maintain the outer edge of the lip (9).

4. Sprinkler according to claim 3, characterized in that the housing (5) has a cylindrical shape with an axis coinciding with the axis of the orifice (6) and in that the outer edge of the lip forms a cylindrical portion (9) of similar shape to the cylindrical housing, said cylindrical portion being inserted and fixed in said cylindrical housing.

5. Sprinkler according to claim 4, characterized in that the cylindrical portion (9) extends downstream of the annular lip with respect to the direction of flow of the fluid.

6. Sprinkler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deformable element is of synthetic elastic material.

Sprinkler according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the deformable element is situated near the edge of the orifice (3).

8. A system for lubricating and cooling a motor vehicle combustion engine characterized in that it comprises at least one nozzle according to one of claims 1 to 7.