FR2879260A1

FR2879260A1 - Cylinder block for internal combustion engine, has water chamber in which projection is formed such that cooling liquid circulates along predetermined path between inlet port and openings of water chamber

Info

Publication number: FR2879260A1
Application number: FR0452905A
Authority: FR
Inventors: Edouard Connan
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-16
Anticipated expiration: 2024-12-09
Also published as: FR2879260B1

Abstract

The block has a water chamber (16) surrounding cylinders (14), and including an inlet port (18) and openings to assure circulation of a cooling liquid. A projection (60) is formed in the chamber such that the liquid circulates along a predetermined path between the port and openings. The projection has a vertical side (64) situated on a side of the port, and an inclined side (66) situated on side opposite to the port. An independent claim is also included for a method of making a cylinder block for an internal combustion engine.

Description

CARTER CYLINDRES COMPORTANT UNE CHAMBRE A EAU A SECTIONCYLINDER CASING COMPRISING A SECTION WATER CHAMBER

RETRECIE ET PROCEDE DE REALISATIONRETRECIA AND METHOD OF MAKING

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUEDESCRIPTION TECHNICAL FIELD

L'invention concerne un carter cylindres pour moteur à combustion interne comportant une chambre d'eau entourant les cylindres et muni d'orifices d'arrivée et d'évacuation pour assurer une circulation de liquide de refroidissement et comportant des moyens pour que le fluide de refroidissement circule suive un chemin prédéterminé entre les orifices d'arrivée et d'évacuation. The invention relates to a crankcase for an internal combustion engine comprising a water chamber surrounding the cylinders and provided with inlet and outlet orifices for circulating coolant and comprising means for the fluid to flow. Cooling circulates along a predetermined path between the inlet and outlet ports.

Les moteurs à combustion interne utilisent un liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur excédentaire produite par la combustion du carburant. Ils comportent un carter cylindres comportant des passages ou chambres d'eau de manière à faire circuler de l'eau ou un autre fluide de refroidissement autour des cylindres pour en abaisser la température. Internal combustion engines use a coolant to remove excess heat produced by fuel combustion. They comprise a cylinder block having passages or water chambers so as to circulate water or other cooling fluid around the cylinders to lower the temperature.

On connaît déjà (FR-2 594 885) un carter cylindre du type décrit ci-dessus dans lequel le fluide de refroidissement parcourt le bloc cylindres selon un type de circulation appelé en trombone qui optimise l'évacuation de la chaleur. La chambre d'eau est cloisonnée de sorte que le débit global du liquide de refroidissement balaie successivement les deux côtés longitudinaux du carter cylindres avant d'être évacué. Already known (FR-2,594,885) a cylinder block of the type described above in which the cooling fluid flows through the cylinder block according to a type of circulation called trombone which optimizes the removal of heat. The water chamber is partitioned so that the overall flow of the coolant sweeps successively the two longitudinal sides of the cylinder block before being evacuated.

Le cloisonnement de la chambre d'eau est effectué au moyen d'une nervure. Cependant l'utilisation de cette nervure présente de nombreux inconvénients. En plus de sa complexité de réalisation, elle empêche un refroidissement correct du cylindre sur lequel elle s'appuie ce qui provoque une altération localisée de la chemise. Par ailleurs, la liaison mécanique ainsi établie entre le cylindre et le carter cylindres peut engendrer une déformation du cylindre. The partitioning of the water chamber is performed by means of a rib. However, the use of this rib has many disadvantages. In addition to its complexity of implementation, it prevents proper cooling of the cylinder on which it is based which causes localized alteration of the liner. Moreover, the mechanical connection thus established between the cylinder and the cylinder block can cause deformation of the cylinder.

On connaît également (FR 2 664 653) un carter cylindres du type défini ci-dessus dans lequel la chambre d'eau est barrée par au moins un dispositif obturateur rapporté, par exemple une pièce oblongue en tôle pliée insérée dans un fourreau formé dans la chambre d'eau Toutefois cette réalisation présente elle-même des inconvénients. Also known (FR 2 664 653) a cylinder block of the type defined above in which the water chamber is barred by at least one attached shutter device, for example an oblong piece of folded sheet inserted into a sleeve formed in the water chamber However, this embodiment itself has disadvantages.

La présente invention a pour objet un carter cylindres et un procédé de réalisation d'un carter cylindres qui remédient à ces inconvénients. The present invention relates to a cylinder block and a method of producing a cylinder block which overcomes these disadvantages.

Les moyens pour s'assurer que le fluide de refroidissement circule suivant un chemin prédéterminé entre les orifices d'arrivée et d'évacuation sont constitués par une saillie dans la chambre à eau. The means for ensuring that the coolant circulates along a predetermined path between the inlet and outlet ports is a protrusion in the water chamber.

Avantageusement la saillie comporte une face verticale et une face inclinée, par exemple sensiblement à 45 . Advantageously the projection has a vertical face and an inclined face, for example substantially 45.

Selon le procédé de l'invention on réalise par un procédé de coulée un carter cylindres pour un moteur à combustion interne comportant une chambre d'eau entourant les cylindres munis d'orifice d'arrivée et d'évacuation pour assurer une circulation de liquide de refroidissement. On coule une quantité de métal dans un moule dans lequel est inséré un noyau prévu afin de B 15105 LW ménager la chambre d'eau après démoulage du moule. On utilise un noyau comportant un évidement de manière à former la saillie mentionnée précédemment. According to the method of the invention, a caster casing is produced by a casting process for an internal combustion engine comprising a water chamber surrounding the cylinders provided with inlet and outlet ports to ensure a liquid circulation of cooling. An amount of metal is poured into a mold in which is inserted a core provided to B 15105 LW spare the water chamber after demolding the mold. A core having a recess is used to form the projection mentioned above.

Bien entendu, la partie de plus faible section du noyau est adaptée à la forme de saillie que l'on peut obtenir à l'intérieur de la chambre d'eau. Ainsi, dans un exemple de réalisation préférée, la partie de plus faible section présentera une face verticale et une face inclinée, par exemple sensiblement à 45 . Of course, the portion of smaller section of the core is adapted to the form of projection that can be obtained inside the water chamber. Thus, in a preferred embodiment, the portion of smaller section will have a vertical face and an inclined face, for example substantially 45.

Grâce à ces caractéristiques, le fluide de refroidissement qui vient en contact avec la face inclinée 45 est renvoyé vers le haut du bloc cylindres et par conséquent vers la face feu de la culasse du moteur. Thanks to these characteristics, the cooling fluid that comes into contact with the inclined face 45 is returned to the top of the cylinder block and therefore to the fire side of the engine cylinder head.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'un bloc moteur surmonté d'une culasse illustrant le principe de la circulation du fluide de refroidissement en faux trombone, - la figure 2 est une vue de dessus de la culasse et de la chambre d'eau illustrant la saillie réalisée à l'intérieur de cette chambre; - la figure 3 est une vue partielle en perspective selon la flèche III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'un noyau permettant de réaliser la culasse. Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description of examples given by way of illustration with reference to the appended figures. In these figures: - Figure 1 is a schematic exploded perspective view of an engine block surmounted by a cylinder head illustrating the principle of the circulation of the cooling fluid in false trombone, - Figure 2 is a top view of the cylinder head and water chamber illustrating the projection made inside this chamber; - Figure 3 is a partial perspective view along the arrow III of Figure 2; - Figure 4 is a perspective view of a core for making the cylinder head.

B 15105 LW 2879260 On a représenté sur la figure 1 une vue éclatée en perspective schématique d'un bloc cylindres 2 et d'une culasse 4 surmontant le bloc cylindres 2. Le bloc cylindres se présente sous la forme générale d'un parallélépipède comportant deux grandes faces 6 et 8 et deux petites faces 10 et 12 la face 6 est disposée du côté de l'échappement des gaz du moteur tandis que la face 8 est disposée du côté admission des gaz frais. Une pluralité de cylindres quatre dans l'exemple représenté, sont formés verticalement (selon la figure 1) dans le bloc cylindres 4. De manière conventionnelle, les cylindres 14 sont entourés par une chambre d'eau 16 permettant la circulation d'un fluide caloporteur destiné à évacuer les calories excédentaires dégagées par la combustion du carburant dans les chambres du moteur. Un orifice d'entrée 18 est formé dans la petite face 10 du bloc cylindres. L'entrée 18 communique avec la chambre d'eau 16. Le fluide de refroidissement est mis en circulation par une pompe de circulation (non représentée) comme schématisé par la flèche 20. Le fluide de refroidissement parcourt la grande face 6 (côté échappement) comme schématisé par la flèche 22 puis contourne les cylindres comme schématisé par la flèche 24 et enfin revient vers la petite face 10 en parcourant la grande face 8 située côté admission comme schématisé par la flèche 26. B 15105 LW 2879260 FIG. 1 shows an exploded perspective schematic view of a cylinder block 2 and a cylinder head 4 surmounting the cylinder block 2. The cylinder block is in the general form of a parallelepiped comprising two large faces 6 and 8 and two small faces 10 and 12 the face 6 is disposed on the exhaust side of the engine gas while the face 8 is disposed on the inlet side of the fresh gas. A plurality of cylinders four in the example shown, are formed vertically (according to Figure 1) in the cylinder block 4. Conventionally, the cylinders 14 are surrounded by a water chamber 16 for the circulation of a heat transfer fluid intended to evacuate excess calories released by the combustion of fuel in the engine chambers. An inlet port 18 is formed in the small face 10 of the cylinder block. The inlet 18 communicates with the water chamber 16. The cooling fluid is circulated by a circulation pump (not shown) as shown schematically by the arrow 20. The cooling fluid travels the large face 6 (exhaust side) as shown schematically by the arrow 22 and then bypasses the cylinders as shown by the arrow 24 and finally returns to the small face 10 by traversing the large face 8 located on the intake side as shown schematically by the arrow 26.

La chambre d'eau 16 comporte des ouvertures débouchant à la partie supérieure du bloc cylindres et communiquant avec des entrées correspondantes de la culasse 4. Dans l'exemple représenté ces ouvertures 15105 LW 2879260 sont au nombre de 8. On trouve tout d'abord deux ouvertures principales 28 et 30 et des ouvertures secondaires de plus petit diamètre. Dans l'exemple représenté, trois ouvertures 32 de petit diamètre sont disposées le long de la grande face 6 et trois ouvertures 34 de petit diamètre sont disposées le long de la grande face 8. L'ouverture 28 communique avec une ouverture 36 de la culasse 2, l'ouverture 30 avec une ouverture 38, les trois ouvertures 32 avec trois ouvertures correspondantes 40 et enfin les trois ouvertures 34 avec trois ouvertures 42 de la culasse 4. Après avoir parcouru le bloc cylindres, le fluide de refroidissement ressort par. les ouvertures 28 et 30, comme schématisé par les flèches 44 et 46, et pénètre dans la culasse 4, de chaque côté des culbuteurs (non représentés), comme schématisé respectivement par les flèches 48 et 50. Le fluide de refroidissement parcourt la culasse selon sa longueur, comme schématisé par la flèche 52, puis en ressort comme schématisé par la flèche 54. The water chamber 16 has openings opening to the upper part of the cylinder block and communicating with corresponding inputs of the cylinder head 4. In the example shown these openings 15105 LW 2879260 are eight in number. two main openings 28 and 30 and secondary openings of smaller diameter. In the example shown, three openings 32 of small diameter are arranged along the large face 6 and three openings 34 of small diameter are arranged along the large face 8. The opening 28 communicates with an opening 36 of the cylinder head 2, the opening 30 with an opening 38, the three openings 32 with three corresponding openings 40 and finally the three openings 34 with three openings 42 of the cylinder head 4. After having traversed the cylinder block, the cooling fluid exits by. the openings 28 and 30, as shown schematically by the arrows 44 and 46, and enters the cylinder head 4, on each side of the rockers (not shown), as shown schematically by the arrows 48 and 50. The cooling fluid travels the cylinder head according to its length, as schematized by the arrow 52, then comes out as shown schematically by the arrow 54.

Une circulation de ce type est appelée circulation en faux trombone . Ce qui différencie une circulation en trombone d'une circulation en faux trombone, c'est le fait que le bloc cylindres et la culasse communiquent par l'intermédiaire de deux ouvertures alors que, dans une circulation en trombone, il n'existe qu'un seul orifice de communication. A circulation of this type is called fake trombone circulation. What distinguishes a trombone circulation from a fake trombone circulation is that the cylinder block and the cylinder head communicate through two openings whereas, in a trombone circulation, there exists only a single communication port.

Un joint d'étanchéité (non représenté) est disposé entre le bloc cylindres et la culasse. Les ouvertures pratiquées dans le joint d'étanchéité permettent de régler à volonté la section de passages de chacun des orifices 28, 30, 32 et 34. A seal (not shown) is disposed between the cylinder block and the cylinder head. The openings in the seal make it possible to adjust at will the section of passages of each of the orifices 28, 30, 32 and 34.

On a représenté sur une figure 2 une vue schématique de dessus en coupe du bloc cylindres de la figure 2. On note sur cette figure la chambre d'eau 16 entourant les quatres cylindres 14. FIG. 2 is a diagrammatic sectional top view of the cylinder block of FIG. 2. In this figure, the water chamber 16 surrounding the four cylinders 14 is noted.

Conformément à l'invention, une saillie 60 est formée dans la chambre d'eau 16 de manière à créer une restriction de la section de passage offerte au fluide. On note en effet que la section de passage 62 en regard de la saillie 60 représente seulement une petite partie, par exemple 10% ou 20%, de la section de passage courante de la chambre d'eau. La saillie 60 a pour fonction de contraindre le fluide de refroidissement à circuler d'abord le long du côté échappement du bloc cylindres (le plus chaud) comme schématisé par la flèche 22. Elle a également pour effet d'éviter une recirculation trop importante du fluide, c'est-à-dire une circulation en boucle fermée du fluide de refroidissement. En effet, la saillie 60, en obturant le passage de la chambre d'eau contraint le fluide de refroidissement à monter dans la culasse 4 comme schématisé par la flèche 46 (figure 1). According to the invention, a projection 60 is formed in the water chamber 16 so as to create a restriction of the passage section offered to the fluid. It is noted that the passage section 62 facing the projection 60 represents only a small portion, for example 10% or 20%, of the current passage section of the water chamber. The function of the projection 60 is to force the cooling fluid to flow first along the exhaust side of the (hottest) cylinder block as shown by the arrow 22. It also has the effect of avoiding excessive recirculation of the fluid, that is to say a closed loop circulation of the cooling fluid. Indeed, the projection 60, closing the passage of the water chamber constrains the cooling fluid to mount in the cylinder head 4 as shown schematically by the arrow 46 (Figure 1).

Toutefois, elle autorise le passage d'une petite quantité de fluide afin que la totalité de la périphérie du cylindre 14 situé à proximité de l'entrée 18 puisse mitre refroidie. However, it allows the passage of a small amount of fluid so that the entire periphery of the cylinder 14 located near the inlet 18 can biter cooled.

De préférence, la saillie 60 comporte une face verticale 64 située du côté de l'entrée 18 et une face 66 inclinée située du côté opposé à l'entrée 18. La face 66 a pour fonction de réfléchir le fluide de manière à provoquer un changement de direction à 90 par réflexion. Preferably, the projection 60 has a vertical face 64 located on the inlet side 18 and an inclined face 66 located on the side opposite the inlet 18. The face 66 has the function of reflecting the fluid so as to cause a change of direction to 90 by reflection.

On a représenté sur la figure 3 une vue de détail de la paroi extérieure de la chambre d'eau au niveau de la saille 60. On observe que cette dernière, outre la face inclinée 66, comporte une face verticale 68 s'étendant parallèlement à la face verticale 64. On peut noter également sur la figure 3 que le fluide de refroidissement est réfléchi par la face inclinée 66 de manière à être dirigé vers l'ouverture de sortie 30 (figures 1 et 2). FIG. 3 shows a detailed view of the outer wall of the water chamber at the level of the seam 60. It can be seen that the latter, in addition to the inclined face 66, comprises a vertical face 68 extending parallel to the vertical face 64. It can also be noted in Figure 3 that the cooling fluid is reflected by the inclined face 66 so as to be directed towards the outlet opening 30 (Figures 1 and 2).

On a représenté sur la figure 4 une vue en perspective de dessous d'un noyau 100 destiné à permettre la réalisation d'un bloc cylindres conforme à l'invention. A l'intérieur, le noyau 100 comporte un profil 102 destiné à s'adapter au diamètre extérieur de chacun des quatre cylindres 14. Il comporte un profil extérieur 104 régulièrement espace du périmètre intérieur 102 de manière à ménager une largeur constante de la chambre d'eau 16. Toutefois, le noyau 100 comporte une partie 106 de plus faible section dans laquelle le métal liquide coulé (fonte ou aluminium par exemple), pourra pénétrer de manière à obtenir la saillie 60 décrite précédemment. Bien entendu, la forme de l'évidement 106 est adaptée à la forme de la saillie que l'on souhaite réaliser. Ainsi, comme représenté sur la figure 4, l'évidement 106 comporte une paroi verticale 108, une paroi 110 inclinée à 45 se terminant vers le haut par une paroi 112 parallèle à la paroi 108. On a désigné par la référence 18 la section d'entrée du flux d'eau en sortie de la volute de la pompe à eau. On note également que le noyau comporte des cheminées 122 à sa partie supérieure. Ces cheminées sont destinées à la réalisation des orifices de communication 32 et 34 entre le bloc cylindres et la culasse, comme décrit précédemment. FIG. 4 shows a perspective view from below of a core 100 intended to allow the production of a cylinder block according to the invention. Inside, the core 100 comprises a profile 102 intended to fit the outer diameter of each of the four cylinders 14. It has an outer profile 104 regularly spaced the inner perimeter 102 so as to provide a constant width of the chamber 16. However, the core 100 has a portion 106 of smaller section in which the cast liquid metal (cast iron or aluminum for example), can penetrate to obtain the projection 60 described above. Of course, the shape of the recess 106 is adapted to the shape of the projection that is desired to achieve. Thus, as shown in FIG. 4, the recess 106 has a vertical wall 108, a wall 110 inclined at 45 ending upwardly with a wall 112 parallel to the wall 108. The reference section 18 has been designated inlet of the water flow at the outlet of the volute of the water pump. It is also noted that the core has chimneys 122 at its upper part. These chimneys are intended for the production of the communication orifices 32 and 34 between the cylinder block and the cylinder head, as previously described.

B 15105 LW 2879260B 15105 LW 2879260

Claims

Cylinder casing for an internal combustion engine, comprising a water chamber (16) surrounding the cylinders (14), provided with inlet orifices (18) and outlet (28 and 30) to ensure circulation of coolant and having means for the coolant to circulate along a predetermined path between the inlet and outlet ports, characterized in that the means for the liquid to circulate along a predetermined path are a protrusion (60).

2. Crankcase according to claim 1, characterized in that the projection (60) has a vertical face (64) and an inclined face (66).

3. Carter cylinders according to claim 2, characterized in that the inclined face (66) is inclined substantially at 45.

4. A method of producing a cylinder block for an internal combustion engine comprising a water chamber (16) surrounding the cylinders (14) provided with inlet orifices (18) and discharge ports (28, 30) for providing a coolant circulation, in which a quantity of liquid metal is poured into a mold inside which a core (100) is provided in order to provide the water chamber (16) after demolding, characterized in that a core (100) having a smaller section portion (106) is used to provide a projection (60) so that the coolant flows along a predetermined path.