FR2743847A1

FR2743847A1 - SOCKET COOLING JET

Info

Publication number: FR2743847A1
Application number: FR9600698A
Authority: FR
Inventors: Yves Bontaz
Original assignee: Bontaz Centre SA
Current assignee: Bontaz Centre SA
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-25
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: EP0785344B1; ATE223557T1; EP0785344A1; DE69715055D1; DE69715055T2; FR2743847B1; PT785344E; DE785344T1; ES2183109T3; HK1001410A1

Abstract

The cooling jet consists of a body (7) with an axial channel (8) and a transverse aperture (9) to which its outlet duct (10) is connected. The body is designed to be fixed into the engine cylinder wall so that its axial channel links with a coolant fluid feed port (15). The body of the jet comprises a cylindrical bush (14) which lies coaxially with the axial channel (8) and has an outer diameter designed to give a force fit in the fluid feed port (15). Its outer surface can be milled or smooth. The injection duct (10) has two opposite lateral faces which are able to co-operate with positioning stops during manufacture and assembly.

Description

GICLEUR DE REFROIDISSEMENT A EMMANCHEMENTSOCKET COOLING JET

Les gicleurs de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne sont utilisés pour projeter un fluide de refroidissement tel que de l'huile contre le fond de piston, c'est-à- dire contre la face de piston extérieure à la chambre d'explosion, ou dans une The piston cooling nozzles for an internal combustion engine are used to spray a cooling fluid such as oil against the piston bottom, that is to say against the piston face external to the explosion chamber. , or in a

galerie de piston.piston gallery.

Les gicleurs de refroidissement de piston habituellement utilisés sont des pièces rapportées, fixées sur le carter moteur et communiquant avec un orifice d'amenée de fluide de refroidissement. La position du gicleur doit être déterminée avec précision, pour déterminer de façon précise l'impact du jet de fluide de refroidissement sur le fond The piston cooling nozzles usually used are attachments, fixed to the crankcase and communicating with a coolant supply orifice. The position of the nozzle must be precisely determined, to precisely determine the impact of the jet of coolant on the bottom

de piston ou dans la galerie de piston. piston or in the piston gallery.

Une technique connue, décrite par exemple dans le document DE-A-19 57 499, consiste à prévoir un corps de gicleur monobloc, limité par une face d'appui et par une face de fixation opposée, muni d'un perçage axial destiné à être traversé par une vis-clapet d'amenée de fluide et de fixation. Le perçage axial communique avec un perçage transversal raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement. La vis-clapet est conformée et adaptée pour maintenir le corps de gicleur en appui par sa face d'appui contre la zone périphérique d'un orifice d'amenée de fluide ménagé dans la paroi de carter moteur, et pour transmettre le fluide de refroidissement à l'entrée du perçage transversal. La vis-clapet se visse dans une portion d'extrémité taraudée d'une canalisation de refroidissement débouchant par l'orifice d'amenée de fluide. Des moyens de centrage et de blocage en rotation permettent de positionner le corps de gicleur dans le cylindre moteur. Dans ce document, ces moyens de centrage et de blocage comprennent une bille engagée dans A known technique, described for example in document DE-A-19 57 499, consists in providing a one-piece nozzle body, limited by a bearing face and by an opposite fixing face, provided with an axial bore intended to be crossed by a screw for the fluid supply and fixing valve. The axial hole communicates with a transverse hole connected to a coolant outlet injection pipe. The valve screw is shaped and adapted to hold the nozzle body in abutment by its bearing face against the peripheral zone of a fluid supply orifice formed in the wall of the crankcase, and to transmit the coolant. at the entrance of the transverse hole. The screw valve is screwed into a threaded end portion of a cooling pipe opening out through the fluid supply orifice. Centering and rotation locking means make it possible to position the nozzle body in the engine cylinder. In this document, these centering and blocking means comprise a ball engaged in

des logements correspondants du carter et du corps de gicleur. corresponding housings of the casing and the nozzle body.

Un tel corps monobloc de gicleur de refroidissement est métallique, et peut être réalisé par usinage d'un bloc de métal, ou par moulage suivi d'un usinage en reprise. Dans tous les cas, il s'agit d'une forme de pièce complexe, conduisant à un coût de production élevé. De plus, le jeu nécessaire entre la vis-clapet et l'alésage taraudé du carter de moteur qui la reçoit introduit une incertitude dans la position définitive du gicleur et dans la position de l'impact du jet de fluide de refroidissement sur le fond de piston. Et les moyens de centrage et de blocage en rotation augmentent sensiblement le volume et le coût de Such a one-piece cooling nozzle body is metallic, and can be produced by machining a metal block, or by molding followed by repeat machining. In all cases, it is a complex form of part, leading to a high production cost. In addition, the clearance required between the valve screw and the tapped bore of the crankcase which receives it introduces uncertainty into the final position of the nozzle and into the position of the impact of the coolant jet on the bottom of piston. And the means of centering and locking in rotation significantly increase the volume and the cost of

fabrication du gicleur.manufacture of the nozzle.

On a pu constater en outre certains défauts d'étanchéité entre le corps de gicleur et la paroi de carter moteur, de sorte qu'une portion du fluide de refroidissement s'échappe directement entre le corps de In addition, certain leaks have been observed between the nozzle body and the crankcase wall, so that a portion of the coolant escapes directly between the

gicleur et la paroi du carter moteur, et ne parvient pas au piston. nozzle and the crankcase wall, and does not reach the piston.

On connaît aussi, du document DE-A-34 16 076, un gicleur de refroidissement de piston dans lequel le corps de gicleur est tenu par une Also known from document DE-A-34 16 076 is a piston cooling nozzle in which the nozzle body is held by a

plaque de fixation fixée par des vis traversant deux trous de la plaque. fixing plate fixed by screws passing through two holes in the plate.

La plaque de fixation comporte une excroissance centrale pénétrant à l'intérieur du corps de gicleur. Ce mode de fixation est très différent d'une vis-clapet, et nécessite des usinages supplémentaires dans la paroi The fixing plate has a central projection penetrating inside the nozzle body. This fixing method is very different from a valve screw, and requires additional machining in the wall.

de carter moteur.crankcase.

Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de gicleur à vis-clapet pour refroidissement de piston qui puisse être réalisée de façon nettement moins onéreuse que les structures connues, tout en remplissant l'ensemble des fonctions de centrage et de blocage en rotation pour un positionnement précis du gicleur dans le cylindre moteur, et tout en augmentant la précision d'orientation et la reproductibilité du jet de fluide de refroidissement The problem proposed by the present invention is to design a new structure of a screw-valve sprinkler for piston cooling which can be produced in a much less expensive way than the known structures, while fulfilling all of the centering and blocking functions. in rotation for precise positioning of the nozzle in the engine cylinder, and while increasing the orientation accuracy and the reproducibility of the coolant jet

projeté sur le fond de piston.projected onto the bottom of the piston.

La présente invention résulte de l'observation selon laquelle le corps de gicleur de refroidissement de piston présente une forme complexe destinée à remplir des fonctions multiples: certaines parties de forme sont destinées à remplir les fonctions de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur dans le cylindre moteur; d'autres parties de forme sont destinées à remplir la fonction de conduction du fluide de refroidissement et la fonction d'étanchéité entre le corps de gicleur et la paroi de carter moteur, ainsi que la fonction de formation et de direction du jet de fluide de refroidissement. L'idée est d'assurer les fonctions de centrage et de blocage en rotation par les parties de gicleur The present invention results from the observation that the piston cooling nozzle body has a complex shape intended to perform multiple functions: certain shaped parts are intended to fulfill the functions of centering and blocking the rotation of the nozzle body in the engine cylinder; other shaped parts are intended to fulfill the function of conduction of the coolant and the seal function between the nozzle body and the crankcase wall, as well as the function of formation and direction of the jet of coolant cooling. The idea is to ensure the functions of centering and locking in rotation by the nozzle parts

assurant les fonctions de conduction de fluide et d'étanchéité. ensuring the functions of fluid conduction and sealing.

Pour cela, un gicleur de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne selon l'invention comprend un corps de gicleur percé d'un canal axial communiquant avec un perçage transversal raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement, le corps de gicleur étant conformé pour être fixé à la paroi de carter de cylindre et pour mettre en communication étanche le canal axial avec un orifice d'amenée de fluide pour l'introduction du fluide de refroidissement dans le gicleur, avec des moyens de centrage et de blocage en rotation pour positionner le corps de gicleur dans un cylindre du moteur; le corps de gicleur comprend un manchon cylindrique de révolution, coaxial avec le canal axial, le diamètre extérieur du manchon étant adapté pour son introduction en force dans l'orifice d'amenée de fluide lui-même cylindrique de révolution; le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement comprend deux faces latérales opposées de référence, conformées pour constituer des faces de référence pouvant coopérer avec des butées de positionnement à la fois lors du cintrage du conduit et lors For this, a piston cooling nozzle for an internal combustion engine according to the invention comprises a nozzle body pierced with an axial channel communicating with a transverse bore connected to a cooling fluid outlet injection duct, the body of a nozzle being shaped to be fixed to the wall of the cylinder housing and to put in sealed communication the axial channel with a fluid supply orifice for the introduction of the cooling fluid into the nozzle, with means for centering and rotation lock to position the nozzle body in an engine cylinder; the nozzle body comprises a cylindrical sleeve of revolution, coaxial with the axial channel, the outside diameter of the sleeve being adapted for its force introduction into the fluid supply orifice itself cylindrical of revolution; the coolant outlet injection pipe comprises two opposite lateral reference faces, shaped to constitute reference faces capable of cooperating with positioning stops both when bending the pipe and when

du positionnement du gicleur dans le moteur. the positioning of the nozzle in the engine.

On constate que, de façon inattendue, une telle structure simplifiée de fixation du gicleur assure une solidarisation efficace du gicleur dans le carter de cylindre, tout en améliorant la précision du positionnement. Selon un mode de réalisation avantageux, la surface externe du manchon comporte une portion moletée à moletage droit, ou à moletage croisé. Il est toutefois efficace, et moins onéreux de prévoir que la It is found that, unexpectedly, such a simplified structure for fixing the nozzle ensures effective attachment of the nozzle in the cylinder casing, while improving the positioning accuracy. According to an advantageous embodiment, the external surface of the sleeve comprises a knurled portion with straight knurling, or with cross knurling. It is however effective, and less expensive to provide that the

surface externe du manchon est lisse. outer surface of the sleeve is smooth.

Dans tous les cas, il peut être avantageux de prévoir, à la base de la surface externe du manchon, une gorge limitant la longueur de manchon en prise avec la paroi de l'orifice d'amenée de fluide. On contrôle ainsi la force nécessaire pour la pénétration du gicleur et pour In all cases, it may be advantageous to provide, at the base of the external surface of the sleeve, a groove limiting the length of sleeve engaged with the wall of the fluid supply orifice. This controls the force necessary for the penetration of the nozzle and for

son extraction.its extraction.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente Other objects, features and advantages of this

invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation invention will become apparent from the following description of embodiments

particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue de face en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue de côté droit du gicleur de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus du gicleur de la figure 1; et - la figure 4 est une demi-vue de face en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon l'invention associé à un cylindre moteur dans un particular, made in relation to the attached figures, among which: - Figure 1 is a front view in section showing a cooling nozzle according to one embodiment of the invention; - Figure 2 is a right side view of the nozzle of Figure 1; - Figure 3 is a top view of the nozzle of Figure 1; and - Figure 4 is a half front view in section showing a cooling nozzle according to the invention associated with a driving cylinder in a

mode de réalisation particulier de piston. particular embodiment of the piston.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, un gicleur 1 de refroidissement de piston est une pièce rapportée sur la paroi de carter de cylindre 2, à l'intérieur du moteur, conformée pour prélever du fluide de refroidissement circulant dans une canalisation de refroidissement 3 et pour projeter le fluide de refroidissement dans le cylindre moteur contre le fond 4 du piston 5 c'est-à-dire contre la face In the embodiment illustrated in FIG. 4, a piston cooling nozzle 1 is an attached piece on the cylinder crankcase wall 2, inside the engine, shaped to take coolant circulating in a pipe of cooling 3 and to project the cooling fluid into the engine cylinder against the bottom 4 of the piston 5, that is to say against the face

de piston qui est extérieure à la chambre d'explosion 6. piston which is outside the explosion chamber 6.

Le gicleur 1 comprend un corps de gicleur 7 percé d'un canal axial 8 communiquant avec un perçage transversal 9 raccordé à un conduit The nozzle 1 comprises a nozzle body 7 pierced with an axial channel 8 communicating with a transverse bore 9 connected to a conduit

d'injection de sortie de fluide de refroidissement 10. coolant outlet injection 10.

Le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement 10 est un tube cintré dont une extrémité 11 est rapportée dans le perçage transversal 9 du corps de gicleur 7, et dont l'autre extrémité 12 est The coolant outlet injection pipe 10 is a curved tube, one end 11 of which is fitted into the transverse bore 9 of the nozzle body 7, and the other end of which is

dirigée vers le piston 5.towards the piston 5.

Sur la figure 4, le piston 5 est représenté dans sa position extrême inférieure de fonctionnement, et le jet de fluide de refroidissement est illustré par le trait mixte 13. On comprend l'intérêt d'une bonne précision d'orientation et de concentration du jet 13 de fluide de refroidissement, pour frapper le piston 5 en une zone appropriée favorisant la répartition du fluide de refroidissement sur le fond 4 de In FIG. 4, the piston 5 is shown in its extreme lower operating position, and the cooling fluid jet is illustrated by the dashed line 13. It is understood the advantage of good orientation accuracy and concentration of the jet 13 of coolant, to strike the piston 5 in an appropriate zone favoring the distribution of the coolant on the bottom 4 of

piston, quelle que soit la position du piston 5 le long de sa course. piston, whatever the position of piston 5 along its stroke.

Il est pour cela nécessaire de prévoir des moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 sur la paroi de carter de It is therefore necessary to provide means for centering and blocking the rotation of the nozzle body 7 on the housing wall.

cylindre 2.cylinder 2.

Les figures 1 à 3 illustrent à plus grande échelle le gicleur 1 de la figure 4. Selon l'invention, le positionnement correct du gicleur 1 et du jet 13 est assuré en utilisant comme repère le conduit lui-même d'injection de sortie de fluide de refroidissement 10. Pour cela, le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement 10 comprend deux faces latérales opposées de référence 18 et 19, visibles sur la figure 3, constituées par les faces latérales d'une portion rectiligne 28 du conduit 10 pour être conformées de façon appropriée pour constituer des faces de référence. Ces faces latérales de référence 18, 19 peuvent coopérer avec des butées de positionnement 20 et 21 d'un outil de pose, a la fois lors du cintrage du conduit 10 pendant sa fabrication et lors du positionnement du gicleur 1 dans le moteur. Les butées de positionnement et 21 viennent en appui à la sortie du conduit 10 contre les faces latérales de référence 18 et 19, en laissant un petit jeu minimum. On peut ainsi réaliser une meilleure reproductibilité de positionnement de FIGS. 1 to 3 illustrate on a larger scale the nozzle 1 of FIG. 4. According to the invention, the correct positioning of the nozzle 1 and of the jet 13 is ensured by using as a reference the conduit itself of injection outlet from cooling fluid 10. For this, the cooling fluid outlet injection pipe 10 comprises two opposite lateral reference faces 18 and 19, visible in FIG. 3, constituted by the lateral faces of a straight portion 28 of the duct 10 to be suitably shaped to constitute reference faces. These reference lateral faces 18, 19 can cooperate with positioning stops 20 and 21 of a fitting tool, both during the bending of the duct 10 during its manufacture and during the positioning of the nozzle 1 in the engine. The positioning stops and 21 come to bear at the outlet of the conduit 10 against the reference lateral faces 18 and 19, leaving a minimum minimum clearance. It is thus possible to achieve better reproducibility of positioning of

l'impact du jet 13.the impact of jet 13.

Selon l'invention, comme illustré plus en détail sur les figures 1 à 4, le corps de gicleur 7 comprend un manchon 14 cylindrique de révolution, coaxial avec le canal axial 8. Le diamètre extérieur du manchon 14 est adapté pour son introduction en force dans l'orifice d'amenée de fluide 15 du carter de cylindre 2. L'orifice d'amenée de According to the invention, as illustrated in more detail in Figures 1 to 4, the nozzle body 7 comprises a cylindrical sleeve 14 of revolution, coaxial with the axial channel 8. The outside diameter of the sleeve 14 is suitable for its introduction by force in the fluid supply port 15 of the cylinder housing 2. The supply port of

fluide 15 est lui-même cylindrique de révolution. fluid 15 is itself cylindrical of revolution.

Dans le mode de réalisation illustré, la surface extérieure du manchon 14 comprend une portion moletée 16, pouvant avantageusement être In the illustrated embodiment, the outer surface of the sleeve 14 comprises a knurled portion 16, which can advantageously be

une portion intermédiaire le long de la longueur L du manchon 14. an intermediate portion along the length L of the sleeve 14.

La portion moletée 16, lorsqu'elle est utilisée, peut comporter un moletage droit. En alternative, la portion moletée 16 peut comporter un The knurled portion 16, when used, may include straight knurling. Alternatively, the knurled portion 16 may include a

moletage croisé, comme illustré sur la figure 2. cross knurling, as illustrated in figure 2.

En alternative, la surface extérieure du manchon 14 peut comprendre une portion 16 cylindrique lisse aux tolérances permettant un ajustement serré. Par exemple, de bons résultats sont obtenus avec un As an alternative, the external surface of the sleeve 14 may include a cylindrical portion 16 that is smooth with tolerances allowing a tight fit. For example, good results are obtained with a

+0,09 -0,04+0.09 -0.04

orifice de diamètre 9 mm et un manchon 14 de diamètre 9,11 mm. orifice with a diameter of 9 mm and a sleeve 14 with a diameter of 9.11 mm.

Selon une autre alternative, la portion 16 de surface extérieure du manchon 14 peut comporter une excroissance faite par déformation According to another alternative, the portion 16 of the outer surface of the sleeve 14 may include a protrusion made by deformation

longitudinale ou circulaire.longitudinal or circular.

Dans tous les cas, il peut être avantageux de prévoir, à la base de la surface externe du manchon 14, une gorge annulaire 22 qui limite la longueur de la portion 16 de surface extérieure de manchon en prise avec In all cases, it may be advantageous to provide, at the base of the external surface of the sleeve 14, an annular groove 22 which limits the length of the portion 16 of the external surface of the sleeve engaged with

la paroi de l'orifice d'amenée de fluide 15. the wall of the fluid supply orifice 15.

Ainsi, selon l'invention, le corps de gicleur 7 est dépourvu de tout autre moyen assurant la fixation du gicleur dans le carter de cylindre 2, et assurant son blocage en rotation autour de son axe. Ces deux fonctions de fixation et de blocage en rotation sont assurées par le manchon 14 engagé en force dans l'orifice d'amenée de fluide 15 du carter Thus, according to the invention, the nozzle body 7 is devoid of any other means ensuring the attachment of the nozzle in the cylinder casing 2, and ensuring its blocking in rotation about its axis. These two fixing and rotation blocking functions are ensured by the sleeve 14 forcibly engaged in the fluid supply orifice 15 of the casing.

de cylindre 2.of cylinder 2.

On constate que l'adaptation du manchon 14 dans l'orifice d'amenée de fluide 15, et son guidage par les butées de positionnement 20 et 21, permettent d'améliorer la précision de positionnement du gicleur, par le fait qu'aucun jeu n'est laissé entre le manchon 14 et l'orifice d'amenée de fluide 15, et par le fait que le guidage est le même au cours des deux opérations de formage final du conduit 10 et d'insertion du It can be seen that the adaptation of the sleeve 14 in the fluid supply orifice 15, and its guidance by the positioning stops 20 and 21, make it possible to improve the positioning accuracy of the nozzle, by the fact that no play is left between the sleeve 14 and the fluid supply orifice 15, and by the fact that the guidance is the same during the two operations of final forming of the conduit 10 and insertion of the

gicleur 1 dans le moteur.nozzle 1 in the engine.

L'extrémité du manchon 14 comporte un chanfrein conique 17, adapté pour faciliter la pénétration dans l'orifice d'amenée de fluide 15, limitant les risques de dégradation de la paroi de l'orifice d'amenée de The end of the sleeve 14 has a conical chamfer 17, adapted to facilitate penetration into the fluid supply orifice 15, limiting the risks of degradation of the wall of the supply orifice.

fluide 15 et facilitant l'assemblage. fluid 15 and facilitating assembly.

La présence de la partie emmanchée en force 16 assure une grande rigidité mécanique de l'assemblage du gicleur dans le carter de cylindre 2, tout en assurant une étanchéité suffisante pour éviter la sortie de fluide de refroidissement entre le manchon 14 et l'orifice d'amenée de The presence of the force-fitted part 16 ensures great mechanical rigidity of the nozzle assembly in the cylinder casing 2, while ensuring sufficient sealing to prevent the exit of coolant between the sleeve 14 and the orifice brought from

fluide 15.fluid 15.

Un moteur à combustion interne peut ainsi comprendre avantageusement des gicleurs de refroidissement 1 selon l'invention, tels que décrits précédemment, fixés dans la ou les chambres de piston et adaptés pour projeter chacun le fluide de refroidissement en un jet An internal combustion engine can thus advantageously comprise cooling nozzles 1 according to the invention, as described above, fixed in the piston chamber or chambers and adapted to each project the cooling fluid in a jet.

concentré sur le fond 4 d'un piston 5. concentrated on the bottom 4 of a piston 5.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various thereof.

variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications variants and generalizations contained in the field of claims

ci-après.below.

Claims

1 - Nozzle (1) for cooling the piston (5) for an internal combustion engine, comprising a nozzle body (7) pierced with an axial channel (8) communicating with a transverse bore (9) connected to a conduit coolant outlet injection (10), the nozzle body (7) being shaped to be fixed to the cylinder housing wall (2) and to seal the axial channel (8) with an orifice fluid supply (15) for the introduction of the coolant into the nozzle (1), with centering and rotation-blocking means for positioning the nozzle body (7) in an engine cylinder, characterized in that : - the nozzle body (7) comprises a cylindrical sleeve (14) of revolution, coaxial with the axial channel (8), the external diameter of the sleeve (14) being adapted for its force introduction into the supply orifice of fluid (15) itself cylindrical of revolution, - the outlet injection duct coolant (10) comprises two opposite lateral reference faces (18, 19), shaped to constitute reference faces capable of cooperating with positioning stops both when bending the duct (10) and when

positioning of the nozzle (1) in the engine.

2 - cooling nozzle according to claim 1, characterized in that the external surface of the sleeve (14) has a

knurled portion (16) with straight knurling.

3 - cooling nozzle according to claim 1, characterized in that the external surface of the sleeve (14) has a

knurled portion (16) with cross knurling.

4 - cooling nozzle according to claim 1, characterized in that the external surface of the sleeve (14) comprises a cylindrical portion (16) smooth to tolerances allowing an adjustment

tight.

- Cooling nozzle according to any one of

Claims 1 to 4, characterized in that the outer surface of the sleeve

(14) comprises, at its base, an annular groove (22) limiting the length of

sleeve engaged with the wall of the fluid supply orifice (15).

6 - Internal combustion engine comprising nozzles

cooling (1) according to any one of claims 1 to 5, fixed

in the piston chamber (s) and adapted to each project the cooling fluid in a concentrated jet on the bottom (4) of a piston (5).