Gicleur de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne

Abstract

 Le gicleur selon l'invention comprend un corps de gicleur (7) réalisé par assemblage solidaire d'une bague (22) généralement cylindrique comportant un perçage axial (10) et un perçage transversal (11) et d'une plaque transversale (23) comprenant une surface périphérique (30) conformée pour s'adapter sur des faces correspondantes de la paroi de carter de cylindre sur laquelle est fixé le corps de gicleur (7). Le corps de gicleur (7) est fixé par une vis-clapet. Un tube cintré (12) forme conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement, sa première extrémité (19) étant rapportée dans le perçage transversal (11) de la bague (22). Le corps de gicleur (7) est ainsi réalisé à moindre coût, et permet de projeter un jet de fluide de refroidissement précis et concentré sur le fond d'un piston d'un moteur à combustion interne.

Description

[0001] 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.

[0002] 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 de piston.

[0003] 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 des logements correspondants du carter et du corps de gicleur.

[0004] 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, la précision du jet de fluide de refroidissement s'avère insuffisante, le jet de fluide obtenu étant relativement divergent.

[0005] 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 gicleur et la paroi du carter moteur, et ne parvient pas au piston.

[0006] 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 plaque de fixation fixée par des vis traversant deux trous de la plaque. 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 de carter moteur.

[0007] 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 par un procédé moins onéreux que l'usinage d'un bloc de métal de forme complexe, 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 et la concentration du jet de fluide de refroidissement projeté sur le fond de piston.

[0008] 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 de réaliser de manière séparée d'une part les portions de forme destinées à remplir les fonctions de centrage et de blocage en rotation, d'autre part les portions de forme assurant les fonctions de conduction de fluide et d'étanchéité, et éventuellement les portions de forme assurant la fonction de formation et de direction du jet de fluide de refroidissement.

[0009] Pour cela, un gicleur de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne selon l'invention comprend un corps de gicleur limité par une face d'appui et par une face de fixation opposées et muni d'un perçage axial destiné à être traversé par une vis-clapet d'amenée de fluide et de fixation, le perçage axial communiquant avec un perçage transversal raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement, la vis-clapet étant 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 de paroi de carter de cylindre et pour transmettre le fluide de refroidissement à l'entrée du perçage transversal, avec des moyens de centrage et de blocage en rotation pour positionner le corps de gicleur dans le cylindre moteur ; le corps de gicleur est réalisé par assemblage solidaire d'une bague généralement cylindrique comportant le perçage axial et le perçage transversal, et d'une plaque transversale comportant les moyens de centrage et de blocage en rotation la plaque transversale comporte un trou circulaire de fixation s'adaptant par emmanchement sur une portée circulaire correspondante de la bague.

[0010] Selon un mode de réalisation avantageux, la plaque transversale peut être brasée sur la portée circulaire de bague.

[0011] Pour augmenter l'étanchéité, on peut avantageusement prévoir un épaulement, limitant la portée circulaire de bague, et formant butée contre laquelle vient porter la plaque. L'épaisseur de la plaque peut alors être inférieure à la hauteur de la portée circulaire entre la face d'appui et l'épaulement, de sorte que le corps de gicleur est en appui contre la paroi de carter de cylindre par une portion de corps de gicleur en forme de lèvre annulaire assurant une étanchéité renforcée autour de l'orifice d'amenée de fluide.

[0012] Pour améliorer la concentration du jet de fluide de refroidissement, le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement est avantageusement un tube cintré dont une extrémité est rapportée dans l'alésage transversal de la bague, et éventuellement brasée dans l'alésage transversal de bague. Il apparaît en effet que la précision de jet obtenue par cintrage d'un tube est nettement meilleure que la précision obtenue par usinage d'un bloc de métal. Cette amélioration résulte vraisemblablement du fait que, dans le tube cintré, l'écoulement de fluide reste laminaire.

[0013] D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:

• la figure 1 est une demi-vue de côté en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon l'invention associé à un cylindre moteur dans un premier mode de réalisation de piston ;
• la figure 2 est une demi-vue de côté en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon l'invention associé à un cylindre moteur dans un second mode de réalisation de piston, et dans un second mode de réalisation du corps de gicleur selon l'invention ;
• la figure 3 est une vue de dessous de l'ensemble de la figure 1, dans un premier mode de réalisation du corps de gicleur selon l'invention ;
• la figure 4 est une vue de dessous de l'ensemble de la figure 2 dans un second mode de réalisation du corps de gicleur selon la présente invention ;
• la figure 5 est une vue de dessous du corps de gicleur de la figure 3 ; et
• la figure 6 est une vue de face en coupe transversale selon le plan A-A de la figure 5.

[0014] Comme illustré sur les figures 1 et 2, 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 de piston qui est extérieure à la chambre d'explosion 6.

[0015] Le gicleur 1 comprend un corps de gicleur 7, limité par une face d'appui 8 et par une face de fixation 9 opposée à la face d'appui. Le corps de gicleur 7 est muni d'un perçage axial 10 communiquant avec un perçage transversal 11 raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement 12.

[0016] Une vis-clapet 13, comportant une tige filetée 14 et une tête 15, maintient le corps de gicleur 7. La tige filetée 14 de la vis-clapet 13 traverse le perçage axial 10 du corps de gicleur 7, et se visse dans une portion d'extrémité taraudée de la canalisation de refroidissement 3 débouchant par un orifice d'amenée de fluide 16 ménagé dans la paroi de carter de cylindre 2. La tête 15 de vis-clapet 13 vient porter contre la face de fixation 9 du corps de gicleur 7, pour maintenir le corps de gicleur 7 en appui par sa face d'appui 8 contre la zone périphérique de l'orifice d'amenée de fluide 16 de paroi de carter de cylindre 2.

[0017] La vis-clapet 13 comporte un alésage axial 17 dans lequel est logé un clapet d'obturation sensible à la pression, adapté pour transmettre le fluide de refroidissement lorsque sa pression dans la canalisation de refroidissement 3 est supérieure à une valeur prédéterminée, et pour obturer l'alésage axial 17 lorsque la pression de fluide de refroidissement est inférieure à ladite pression prédéterminée. En sortie du clapet, le fluide de refroidissement s'échappe radialement de l'alésage axial 17 par des trous latéraux tels que le trou 18, pour pénétrer dans le corps de gicleur 7 et sortir par le perçage axial 10 et le conduit d'injection de sortie 12.

[0018] Le conduit d'injection de sortie 12 de fluide de refroidissement est un tube cintré dont une extrémité 19 est rapportée dans le perçage transversal 11 du corps de gicleur 7, et dont l'autre extrémité 20 est dirigée vers le piston 5. Sur les figures 1 et 2, le piston 5 est représenté dans ses deux positions extrêmes de fonctionnement, et le jet de fluide de refroidissement est illustré par le trait mixte 21. On comprend l'intérêt d'une bonne précision d'orientation et de concentration du jet 21 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 piston, quelle que soit la position du piston 5 le long de sa course.

[0019] 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 cylindre 2.

[0020] Selon l'invention, comme illustré plus en détail sur les figures 5 et 6, le corps de gicleur 7 est réalisé par assemblage solidaire d'une bague 22 généralement cylindrique, comportant le perçage axial 10 et le perçage transversal 11, et d'une plaque transversale 23 comportant les moyens de centrage et de blocage en rotation. L'extrémité 19 du tube cintré formant le conduit d'injection de sortie 12 est rapportée dans le perçage transversal 11 de la bague 22, et peut avantageusement être brasée dans ce perçage transversal 11.

[0021] La plaque transversale 23 comporte un trou circulaire 24 de fixation s'adaptant par emmanchement sur une portée circulaire 25 correspondante de la bague 22. La plaque transversale 23 peut avantageusement être brasée sur la portée circulaire 25 de bague, ou solidarisée par tout autre moyen.

[0022] Dans le mode de réalisation représenté, la portée circulaire 25 de bague est limitée par un épaulement 26 formant butée contre laquelle vient porter la plaque transversale 23. L'épaisseur E de la plaque transversale 23 est avantageusement inférieure à la hauteur H de la portée circulaire 25 entre la face d'appui 8 et l'épaulement 26. De cette façon, le corps de gicleur 7 vient en appui contre la paroi de carter de cylindre 2 par une portion de corps de gicleur 7 en forme de lèvre annulaire 27, assurant une étanchéité renforcée autour de l'orifice d'amenée de fluide 16.

[0023] Le perçage axial 10 de la bague 22 comprend avantageusement une partie à plus grande section transversale 28 et une partie à section réduite 29. La partie à plus grande section transversale 28 forme une chambre de répartition de fluide de refroidissement autour de la vis-clapet 13, en regard du perçage transversal 11 de bague 22 et en regard des trous latéraux 18 de la vis-clapet 13. La partie à section réduite 29 comporte des faces de guidage pour constituer un appui transversal entre la vis-clapet 13 et la bague 22.

[0024] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1, 3, et 6, les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 sur la paroi de carter de cylindre 2 sont formés par la surface périphérique 30 de la plaque transversale 23. Pour cela, la plaque transversale 23 est conformée selon un contour s'adaptant de façon appropriée au contour correspondant d'un logement 31 ménagé dans la paroi de carter de cylindre 2 et dans lequel est insérée la plaque transversale 23. Dans la réalisation représentée, la plaque transversale 23 porte sur les faces latérales du logement 31 par les deux facettes 32 et 33.

[0025] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 4, les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 comprennent en outre une goupille axiale 34 décentrée, dépassant d'une face de la plaque transversale 23, et venant s'engager dans un trou correspondant 35 de la paroi de carter de cylindre 2.

[0026] On remarquera, sur la figure 2, un mode de réalisation particulier du piston 5, comportant une galerie 36 pour le passage de fluide de refroidissement à l'intérieur même du piston 5. On comprend également, dans ce mode de réalisation, l'intérêt de prévoir un jet de fluide de refroidissement particulièrement précis et concentré, permettant d'injecter la totalité du fluide de refroidissement à l'intérieur de la galerie 36, même lorsque le piston est éloigné du conduit d'injection 12.

[0027] 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 concentré sur le fond 4 d'un piston 5.

[0028] La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Revendications

1 - Gicleur (1) de refroidissement de piston (5) pour moteur à combustion interne, comprenant un corps de gicleur (7) limité par une face d'appui (8) et par une face de fixation (9) opposées et muni d'un perçage axial (10) destiné à être traversé par une vis-clapet (13) d'amenée de fluide et de fixation, le perçage axial (10) communiquant avec un perçage transversal (11) raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement (12), la vis-clapet (13) étant conformée et adaptée pour maintenir le corps de gicleur (7) en appui par sa face d'appui (8) contre la zone périphérique d'un orifice d'amenée de fluide (16) de paroi de carter de cylindre (2) et pour transmettre le fluide de refroidissement à l'entrée du perçage transversal (11), avec des moyens de centrage et de blocage en rotation pour positionner le corps de gicleur (7) dans le cylindre moteur, caractérisé en ce que :

- le corps de gicleur (7) est réalisé par assemblage solidaire d'une bague (22) généralement cylindrique comportant le perçage axial (10) et le perçage transversal (11), et d'une plaque transversale (23) comportant les moyens de centrage et de blocage en rotation,

- la plaque transversale (23) comporte un trou circulaire (24) de fixation s'adaptant par emmanchement sur une portée circulaire (25) correspondante de la bague (22).

2 - Gicleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque transversale (23) est en outre brasée sur la portée circulaire (25) de bague.

3 - Gicleur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la portée circulaire (25) de bague est limitée par un épaulement (26) formant butée contre laquelle vient porter la plaque transversale (23).

4 - Gicleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) de la plaque transversale (23) est inférieure à la hauteur (H) de la portée circulaire (25) entre la face d'appui (8) et l'épaulement (26), de sorte que le corps de gicleur (7) vient en appui contre la paroi de carter de cylindre (2) par une portion de corps de gicleur en forme de lèvre annulaire (27), assurant une étanchéité renforcée autour de l'orifice d'amenée de fluide (16).

5 - Gicleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement (12) est un tube cintré dont une extrémité (19) est rapportée dans le perçage transversal (11) de la bague (22).

6 - Gicleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité rapportée (19) du conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement (12) est en outre brasée dans le perçage transversal (11) de bague.

7 - Gicleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le perçage axial (10) de bague (22) comprend :

- une partie à plus grande section transversale (28), formant une chambre de répartition de fluide de refroidissement autour de la vis-clapet (13) et en regard du perçage transversal (11),

- une partie à section réduite (29) comportant des faces de guidage pour constituer un appui transversal entre la vis-clapet (13) et la bague (22).

8 - Gicleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur (7) sont formés par la surface périphérique (30) de la plaque transversale (23).

9 - Gicleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur (7) comprennent une goupille axiale (34) décentrée dépassant d'une face de la plaque transversale (23) et venant s'engager dans un trou correspondant (35) de la paroi de carter de cylindre (2).

10 - Moteur à combustion interne comprenant des gicleurs de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, fixés dans la ou les chambres de piston et adaptés pour projeter chacun le fluide de refroidissement en un jet concentré sur le fond (4) d'un piston ( 5).

Dessins