FR2888288A3 - IC engine cylinder head with partitioned inlet duct has partition made from same material as head during casting process - Google Patents
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Abstract
Description
"Cloison de séparation pour conduit d'admission de culasse"Partition partition for cylinder head intake duct
réalisée venue de matière par moulage avec la culasse" L'invention propose une culasse de moteur à combustion interne comportant une cloison de séparation du conduit d'admission. The invention provides an internal combustion engine cylinder head having a partition for separating the intake duct.
L'invention propose plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'admission dont un tronçon du conduit d'admission est divisé, par une cloison de séparation transversale globalement parallèle io à la fibre neutre dudit tronçon du conduit d'admission, en deux conduits secondaires parallèles supérieur et inférieur. The invention more particularly proposes an internal combustion engine cylinder head comprising at least one intake duct of which a portion of the intake duct is divided by a transverse separation partition generally parallel to the neutral fiber of said section of the duct. admission, into two parallel upper and lower parallel ducts.
Dans les moteurs à combustion interne modernes, des dispositifs sont prévus pour produire dans les gaz d'admission, ou dans le mélange carburé introduit dans la chambre de combustion, un mouvement aérodynamique ordonné du type "tumble". In modern internal combustion engines, devices are provided for producing in the intake gas, or in the fuel mixture introduced into the combustion chamber, an ordered aerodynamic movement of the "tumble" type.
Ce mouvement aérodynamique est un mouvement de rotation du fluide autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre et sensiblement parallèle à l'axe du vilebrequin. This aerodynamic movement is a rotational movement of the fluid about an axis substantially perpendicular to the axis of the cylinder and substantially parallel to the axis of the crankshaft.
Le mouvement de tumble a des effets bénéfiques notamment sur la réduction des émissions de polluants, sur le couple à bas régime, et sur la tolérance vis-à-vis de la dilution. Il permet en outre d'obtenir un cycle de combustion plus tolérant vis-à-vis du cliquetis et des instabilités de combustion. The tumble movement has beneficial effects in particular on the reduction of pollutant emissions, on the low-end torque, and on the tolerance towards dilution. It also makes it possible to obtain a more tolerant combustion cycle with respect to rattling and combustion instabilities.
Le mouvement de tumble a aussi des avantages pour améliorer la combustion du mélange carburé lorsque le moteur fonctionne au ralenti. The tumble movement also has advantages for improving combustion of the fuel mixture when the engine is idling.
Selon un mode de réalisation connu, comme par exemple tel que décrit dans le document US-A-6.705.280, une cloison est agencée dans le conduit d'admission pour le diviser en deux conduits secondaires parallèles, et un dispositif à clapet mobile obture sélectivement chacun des conduits parallèles pour produire ce mouvement de "tumble". According to a known embodiment, such as for example as described in US-A-6.705.280, a partition is arranged in the intake duct to divide it into two parallel secondary ducts, and a movable flap device closes selectively each of the parallel conduits to produce this "tumble" motion.
Selon un mode de réalisation connu, la culasse est fabriquée en fonderie par moulage de métal en fusion, notamment en aluminium. According to a known embodiment, the cylinder head is made in the casting by molding of molten metal, in particular aluminum.
Le conduit d'admission est formé par l'intermédiaire d'un noyau destructible et la cloison est réalisée sous la forme d'un insert qui est mis en place dans le moule avant l'opération de moulage, en traversant le noyau de manière que les extrémités de l'insert fassent saillie par rapport à la paroi extérieure du noyau. The intake duct is formed through a destructible core and the partition is formed as an insert which is placed in the mold prior to the molding operation, passing through the core so that the ends of the insert protrude from the outer wall of the core.
Lors de l'opération de moulage, le métal en fusion recouvre io les extrémités de l'insert qui font saillie par rapport au noyau destructible, de manière qu'en se solidifiant, le métal emprisonne les extrémités de l'insert. In the molding process, the molten metal overlies the ends of the insert which protrude from the destructible core, so that upon solidification, the metal traps the ends of the insert.
Cependant, à l'issue de l'opération de moulage, lors du refroidissement de l'ensemble, pour que le métal se solidifie, le is métal et l'insert se rétractent de manière différente. Il en résulte que des interstices sont créés entre la culasse et les extrémités de l'insert, permettant alors à l'insert de se déplacer lors du fonctionnement du moteur. However, at the end of the molding operation, during the cooling of the assembly, so that the metal solidifies, the is metal and the insert retract differently. As a result, interstices are created between the yoke and the ends of the insert, allowing the insert to move during operation of the engine.
Une opération supplémentaire de martelage est alors mise 20 en oeuvre pour empêcher tout mouvement de l'insert dans la culasse. An additional hammering operation is then carried out to prevent any movement of the insert in the cylinder head.
De plus, la présence des extrémités de l'insert dans la culasse, complexifie l'implantation de conduits supplémentaires à proximité du conduit d'admission. In addition, the presence of the ends of the insert in the cylinder head, complicates the implantation of additional ducts near the intake duct.
L'invention a pour but de proposer une culasse de moteur à combustion pour laquelle la cloison de séparation est réalisée de manière à limiter les inconvénients cités ci-dessus. The object of the invention is to propose a combustion engine cylinder head for which the partition wall is made in such a way as to limit the disadvantages mentioned above.
Dans ce but, l'invention propose une culasse du type décrit précédemment, caractérisée en ce que la cloison de séparation est réalisée venue de matière par moulage avec la culasse. For this purpose, the invention provides a cylinder head of the type described above, characterized in that the partition wall is made integrally by molding with the cylinder head.
L'invention propose aussi un noyau apte à être utilisé lors de la réalisation par moulage d'une culasse de moteur comme définie précédemment, et qui est conformé de manière à obtenir ledit conduit d'admission de la culasse, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité transversale qui débouche transversalement dans une face externe convexe du noyau et qui est apte à être remplie lors de la réalisation de la culasse par moulage pour former la cloison de séparation. The invention also proposes a core that can be used during the molding of an engine cylinder head as defined above, and which is shaped so as to obtain said cylinder head intake duct, characterized in that it has a transverse cavity which opens transversely into a convex outer face of the core and which is capable of being filled during the production of the cylinder head by molding to form the partition wall.
L'invention propose encore une boîte à noyaux pour fabriquer au moins un noyau comme défini précédemment, du type qui comporte une partie supérieure et une partie inférieure qui délimitent un logement creux d'orientation principale longitudinale complémentaire de la forme du noyau à fabriquer, io caractérisée en ce qu'elle comporte une lame plane transversale qui traverse le logement creux de manière à former la cavité transversale du noyau. The invention also proposes a core box for manufacturing at least one core as defined above, of the type which comprises an upper part and a lower part which delimit a hollow housing of longitudinal main orientation complementary to the shape of the core to be manufactured, characterized in that it comprises a transverse plane blade which passes through the hollow housing so as to form the transverse cavity of the core.
Selon d'autres caractéristiques de la boîte à noyaux: - la lame consiste en une superposition verticale de trois is plaques transversales parallèles; et - la partie supérieure et la partie inférieure délimitent plusieurs logements creux alignés transversalement, et elle comporte une lame transversale commune qui traverse tous les logements creux; - les logements creux sont reliés entre eux, en formant un seul logement dans la boîte à noyaux, pour fabriquer un seul noyau permettant d'obtenir plusieurs conduits d'admission de la culasse. According to other characteristics of the kernel box: the blade consists of a vertical superposition of three parallel transverse plates; and - the upper part and the lower part delimit several transversely aligned hollow housings, and it comprises a common transverse blade which passes through all the hollow housings; - The hollow housing is interconnected, forming a single housing in the core box, to manufacture a single core to obtain several intake ducts of the cylinder head.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale verticale d'une culasse de moteur à combustion comportant une cloison de séparation conforme à l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un noyau selon l'invention qui permet d'obtenir une cloison de séparation selon l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique en perspective avec arrachement d'une boîte à noyaux permettant d'obtenir un noyau selon l'invention. 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 figures among which: - Figure 1 is a schematic representation in vertical longitudinal section of a cylinder head combustion engine comprising a partition wall according to the invention; FIG. 2 is a schematic representation in perspective of a core according to the invention which makes it possible to obtain a partition wall according to the invention; - Figure 3 is a schematic perspective view with tearing of a kernel box for obtaining a core according to the invention.
Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures. For the description of the invention, the vertical, longitudinal and transverse orientations according to the reference V, L, T indicated in the figures will be adopted without limitation.
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. In the following description, identical, similar or similar elements will be designated by the same reference numerals.
io On a représenté à la figure 1 une culasse 10 de moteur à combustion interne dont la face inférieure 10i délimite la partie supérieure 12 d'une chambre de combustion du moteur à combustion. FIG. 1 shows a cylinder head 10 of an internal combustion engine whose bottom face 10 defines the upper part 12 of a combustion chamber of the combustion engine.
La culasse 10 comporte un conduit d'admission 14 de gaz d'admission, notamment d'air, qui comporte un orifice d'entrée 16 réalisé dans une face externe 10e par lequel le flux de gaz d'admission pénètre dans le conduit d'admission 14, et un orifice de sortie 18 par lequel le conduit d'admission débouche dans la partie supérieure 12 de la chambre de combustion. The cylinder head 10 comprises an intake duct 14 for intake gas, in particular air, which comprises an inlet orifice 16 made in an external face 10e through which the flow of intake gas enters the duct of the duct. intake 14, and an outlet port 18 through which the intake duct opens into the upper part 12 of the combustion chamber.
La culasse comporte aussi un conduit d'échappement 20 des gaz de combustion produits lors du fonctionnement du moteur. The cylinder head also has an exhaust duct 20 for combustion gases produced during operation of the engine.
Le conduit d'admission 14 comporte un tronçon amont 22 qui est débouchant au niveau de l'orifice d'entrée 16 par lequel les gaz d'admission pénètrent dans le conduit d'admission et un conduit aval 24 qui débouche au niveau de l'orifice de sortie 18. The intake duct 14 comprises an upstream section 22 which opens out at the inlet orifice 16 through which the inlet gases enter the intake duct and a downstream duct 24 which opens out at the level of the inlet duct. outlet port 18.
On définit la fibre neutre du tronçon amont 22 comme étant la ligne imaginaire reliant les centres de toutes les sections transversales du tronçon amont 22. The neutral fiber of the upstream section 22 is defined as the imaginary line connecting the centers of all the cross sections of the upstream section 22.
Pour produire un mouvement de "tumble" des gaz d'admission, le tronçon amont 22 du conduit d'admission 14 est divisé en un conduit secondaire supérieur 22a et inférieure 22b par une cloison de séparation 26 qui consiste en une plaque transversale globalement parallèle à la fibre neutre du tronçon amont 22. To produce a "tumble" movement of the inlet gases, the upstream section 22 of the intake duct 14 is divided into an upper secondary duct 22a and a lower duct 22b by a partition wall 26 which consists of a transversal plate generally parallel to the neutral fiber of the upstream section 22.
Ici, le tronçon amont 22 est globalement rectiligne. Cependant, à titre de variante de réalisation connue (non représentée), le tronçon amont est non rectiligne, par exemple il est cintré globalement autour d'un axe transversal. Here, the upstream section 22 is generally rectilinear. However, as a known embodiment (not shown), the upstream section is non-rectilinear, for example it is bent generally around a transverse axis.
Ainsi, lorsque le tronçon amont 22 est rectiligne, comme on l'a représenté à la figure 1, la cloison de séparation 26 est plane, tandis que lorsque le tronçon amont 22 est cintré, la cloison de io séparation 26 est elle aussi cintrée. Thus, when the upstream section 22 is rectilinear, as shown in Figure 1, the partition wall 26 is flat, while when the upstream section 22 is bent, the partition wall 26 is also bent.
Conformément à l'invention, la cloison de séparation 26 est réalisée venue de matière avec la culasse 10. According to the invention, the partition wall 26 is made integrally with the cylinder head 10.
Selon un mode de réalisation connu, la culasse 10 est fabriquée en fonderie par moulage d'un métal, notamment d'un is alliage d'aluminium. According to a known embodiment, the cylinder head 10 is manufactured in a casting by molding a metal, in particular an aluminum alloy.
Par conséquent, et selon l'invention, la cloison de séparation 26 est réalisée lors de la fabrication de la culasse 10 par moulage. Therefore, and according to the invention, the partition wall 26 is made during the manufacture of the cylinder head 10 by molding.
On a représenté à la figure 2 un noyau 28 destructible qui est apte à être utilisé lors de la réalisation de la culasse 10 selon l'invention pour former dans la culasse 10 le conduit d'admission 14 comportant une cloison 26 selon l'invention. There is shown in Figure 2 a destructible core 28 which is suitable for use in the production of the cylinder head 10 according to the invention to form in the cylinder head 10 the intake duct 14 having a partition 26 according to the invention.
De manière connue, le noyau 28 est de forme complémentaire au conduit d'admission 14. In known manner, the core 28 is of complementary shape to the intake duct 14.
Le noyau 28 est mis en place dans le moule avant la coulée du métal, de manière que le métal sous forme liquide recouvre en totalité le noyau 28. Lorsque le métal est solidifié, le noyau 28 est détruit, libérant dans la culasse un espace vide formant le conduit d'admission 14. The core 28 is placed in the mold before casting the metal, so that the metal in liquid form completely covers the core 28. When the metal is solidified, the core 28 is destroyed, releasing into the cylinder head an empty space forming the intake duct 14.
Conformément à un autre aspect de l'invention, le noyau 28 est réalisé de manière qu'il comporte une cavité 30 qui débouche dans la face externe 28e du noyau et qui est de forme complémentaire à la cloison 26. According to another aspect of the invention, the core 28 is made so that it comprises a cavity 30 which opens into the outer face 28 of the core and which is of complementary shape to the partition 26.
Ainsi, lors de la coulée du métal liquide, pour réaliser la culasse 10, le métal liquide se répartit autour du noyau et remplit l'intérieur de la cavité 30. Enfin, lorsqu'il se solidifie, le métal qui a rempli la cavité 30 forme la cloison de séparation 26. Thus, during the casting of the liquid metal, to achieve the cylinder head 10, the liquid metal is distributed around the core and fills the interior of the cavity 30. Finally, when it solidifies, the metal that filled the cavity 30 forms the partition wall 26.
Un tel noyau permet d'obtenir la cloison de séparation 26 sans qu'il ne soit nécessaire d'utiliser un outillage particulier à mettre en position dans le moule utilisé pour réaliser la culasse 10. Such a core makes it possible to obtain the separating partition 26 without it being necessary to use a particular tool to put in position in the mold used to make the yoke 10.
On a représenté à la figure 3 une boîte à noyaux 34 qui est io réalisée de manière à fabriquer un noyau 28 selon l'invention. FIG. 3 shows a core box 34 which is made to produce a core 28 according to the invention.
La boîte à noyaux 34 comporte une partie supérieure 36 et une partie inférieure 38 qui sont assemblées l'une sur l'autre en délimitant un logement creux 40 complémentaire de la forme du noyau 28. The core box 34 has an upper portion 36 and a lower portion 38 which are connected to one another by delimiting a hollow housing 40 complementary to the shape of the core 28.
Ainsi, le logement creux 40 est globalement identique au conduit d'admission 14 de la culasse10. Thus, the hollow housing 40 is generally identical to the intake duct 14 of the cylinder head10.
Le noyau 28 est réalisé selon un procédé connu d'agglomération de sable dans le logement creux 40. The core 28 is made according to a known method of agglomeration of sand in the hollow housing 40.
Conformément à l'invention, pour obtenir la cavité 30 du 20 noyau 28, la boîte à noyaux 34 comporte une lame transversale 42 qui traverse le logement creux 40. According to the invention, to obtain the cavity 30 of the core 28, the core box 34 has a transverse blade 42 which passes through the hollow housing 40.
On a représenté à la figure 3 une boîte à noyaux 34 pour laquelle la lame transversale 42 est agencée dans le plan d'appui de la partie supérieure 36 contre la partie inférieure 38, c'est-à- dire dans le plan de joint de la boîte à noyaux 34. FIG. 3 shows a core box 34 for which the transverse blade 42 is arranged in the bearing plane of the upper part 36 against the lower part 38, that is to say in the joint plane of the stone box 34.
Cependant, il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation, et que la lame transversale 42 peut être agencée dans la boîte à noyaux 34 à une autre position que ce plan de joint. However, it will be understood that the invention is not limited to this embodiment, and that the transverse blade 42 can be arranged in the core box 34 at a different position than this joint plane.
Ainsi, la lame transversale 42 s'étend transversalement au travers de la partie supérieure 36 ou au travers de la partie inférieure 38. Thus, the transverse blade 42 extends transversely through the upper portion 36 or through the lower portion 38.
Pour cela, la partie supérieure 36 ou la partie inférieure 38 comporte un orifice transversal (non représenté) de forme complémentaire à la lame transversale 42, qui débouche dans le logement 40. For this, the upper portion 36 or the lower portion 38 has a transverse orifice (not shown) of complementary shape to the transverse blade 42, which opens into the housing 40.
Pour réaliser le noyau 28 selon l'invention, on dispose d'abord la lame 42 dans le logement creux 40. To produce the core 28 according to the invention, the blade 42 is firstly placed in the hollow housing 40.
Ensuite, le logement creux 40 est rempli par le sable destiné à former le noyau 28, qui se répartit de manière homogène autour de la lame 42. Le sable est ensuite aggloméré en un élément unique formant le noyau 28. Then, the hollow housing 40 is filled with the sand to form the core 28, which is evenly distributed around the blade 42. The sand is then agglomerated into a single element forming the core 28.
La lame 42 est retirée de la boîte à noyaux 34 selon un io mouvement transversal, puis la boîte à noyaux 34 est ouverte pour récupérer le noyau 28 fini. The blade 42 is removed from the core box 34 in a transverse motion, and then the core box 34 is opened to recover the finished core 28.
Selon un mode de réalisation préféré, la lame transversale 42 consiste en une superposition de trois plaques transversales 42a, 42b parallèles. According to a preferred embodiment, the transverse blade 42 consists of a superposition of three parallel transverse plates 42a, 42b.
is Les trois plaques 42a, 42b sont réalisées de manière que pour extraire la lame transversale 42 de la boîte à noyaux 34, une première plaque 42a, par exemple la plaque qui est située verticalement entre les deux autres plaques 42b, est retirée avant les deux autres plaques 42. Ensuite, une fois que la première plaque est retirée, les deux autres plaques 42b sont retirées de la boîte à noyaux 34. The three plates 42a, 42b are made so that to extract the transverse blade 42 from the core box 34, a first plate 42a, for example the plate which is located vertically between the two other plates 42b, is removed before the two Other plates 42. Then, once the first plate is removed, the other two plates 42b are removed from the core box 34.
Un tel mode de réalisation de la lame transversale 42 permet de réduire les frottements entre la paroi interne de la cavité 30 du noyau 38 et la paroi externe de la lame transversale 42. Such an embodiment of the transverse blade 42 reduces the friction between the inner wall of the cavity 30 of the core 38 and the outer wall of the transverse blade 42.
En effet, lors de l'agglomération du sable pour former le noyau 28, le sable est comprimé sur les parois de la lame transversale 42. Indeed, during the agglomeration of the sand to form the core 28, the sand is compressed on the walls of the transverse blade 42.
Ainsi, lorsque la lame transversale 42 est réalisée en une seule pièce les efforts de compression du sable sur la lame 42 produisent des efforts de frottements importants entre la paroi interne de la cavité 30 et les parois externes de la lame 42, et par conséquent la paroi interne de la cavité 30 risque d'être détériorée. Thus, when the transverse blade 42 is made in one piece, the compression forces of the sand on the blade 42 produce significant frictional forces between the inner wall of the cavity 30 and the outer walls of the blade 42, and consequently the internal wall of the cavity 30 may be damaged.
Par contre, selon l'invention, lorsque la première plaque 42a a été retirée de la boîte à noyaux 34 avant les deux autres plaques 42b, le jeu vertical formé par l'absence de la première plaque 42a permet de réduire, voire supprimer les frottements entre les deux autres plaques 42b et la paroi interne de la cavité 30, réduisant ainsi les risques de détérioration de la paroi de la cavité 30. In contrast, according to the invention, when the first plate 42a has been removed from the core box 34 before the other two plates 42b, the vertical clearance formed by the absence of the first plate 42a reduces or even eliminates friction. between the two other plates 42b and the inner wall of the cavity 30, thus reducing the risk of damage to the wall of the cavity 30.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, la boîte à noyaux 34 comporte un seul logement creux 40, associé à io une seule lame transversale 42, qui permet de réaliser un seul noyau 28 à la fois. In the embodiment shown in FIG. 3, the core box 34 has a single hollow housing 40, associated with a single transverse blade 42, which makes it possible to produce a single core 28 at a time.
Selon une variante de réalisation non représentée, la boîte à noyaux 34 comporte plusieurs logements creux 40 qui sont alignés transversalement. According to an alternative embodiment not shown, the ring box 34 has a plurality of hollow recesses 40 which are aligned transversely.
is Conformément à l'invention, cette boîte à noyaux 34 comportant plusieurs logements creux 40 comporte une seule lame transversale qui traverse tous les logements creux 40. According to the invention, this ring box 34 comprising a plurality of hollow recesses 40 comprises a single transverse plate which passes through all the hollow recesses 40.
Ainsi, il est possible de réaliser simultanément plusieurs noyaux 28, ce qui permet de réduire le temps de réalisation de la culasse 10. Thus, it is possible to simultaneously produce several cores 28, which makes it possible to reduce the production time of the cylinder head 10.
Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, la culasse 10 comporte un seul conduit d'admission 14. According to the embodiment shown in FIG. 1, the cylinder head 10 comprises a single intake duct 14.
Selon un mode de réalisation connu, la culasse 10 comporte plusieurs conduits d'admission 14. En effet, la culasse 10 comporte généralement plusieurs conduits d'admission pour chaque cylindre, et/ou le moteur comporte plusieurs cylindres. According to a known embodiment, the cylinder head 10 has several intake ducts 14. In fact, the cylinder head 10 generally comprises several intake ducts for each cylinder, and / or the engine comprises a plurality of cylinders.
Ainsi, selon une variante de réalisation de l'invention, les logements creux 40 de la boîte à noyaux 34 sont reliés entre eux de manière à former un seul logement dans la boîte à noyaux 34, ce qui permet fabriquer un seul noyau 28, en vue d'obtenir tous les conduits d'admission 14 de la culasse 10 lors de l'opération de moulage en n'utilisant que ce seul noyau 28. Thus, according to an alternative embodiment of the invention, the hollow housings 40 of the core box 34 are interconnected so as to form a single housing in the core box 34, which allows to manufacture a single core 28, in to obtain all the intake ducts 14 of the cylinder head 10 during the molding operation using only this single core 28.
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