Brevet FR2844002A1 — publié le 20040305

GICLEUR A PROJECTIONS MULTIPLES POUR REFROIDISSEMENT DE MOTEUR, ET MOTEURS EQUIPES DE TELS GICLEURS La présente invention concerne les gicleurs de refroidissement des pistons d'un moteur à combustion interne, 5 permettant de projeter un fluide de refroidissement tel que de l'huile sur une zone appropriée du piston. Les gicleurs de refroidissement de pistons habituellement utilisés sont des pièces rapportées, fixées sur le carter moteur et communiquant avec un orifice d'amenée de fluide de refroidissement. 10 La position du gicleur est déterminée avec précision pour réaliser un jet de fluide de refroidissement dirigé vers une zone précise du fond de piston ou vers une entrée de galerie de piston. Dans les moteurs à combustion interne actuellement développés, on associe à chaque piston du moteur un gicleur de 15 refroidissement qui projette un seul jet de liquide de refroidissement vers la zone de fond de piston. Le gicleur comporte un corps de gicleur à partie pénétrante conformée pour s'engager axialement dans un alésage du carter moteur et pour recevoir le fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage. Le gicleur 20 comporte une structure de sortie à passage radial de fluide dans le corps de gicleur et à tube de sortie adapté pour diriger le flux de fluide de sortie vers la zone de piston à refroidir. Pour obtenir un bon refroidissement, on choisit de façon appropriée le débit du jet de fluide de refroidissement projeté 25 vers le fond de piston. Cependant, dans les moteurs à combustion interne modernes, dont les performances vont en croissant, il y a un besoin pour augmenter encore la capacité de refroidissement de la partie de piston qui est la plus proche de la zone de combustion des gaz. Il apparaît que les gicleurs actuellement utilisés 30 limitent la capacité de refroidissement du piston. L'évolution de la thermique des moteurs nécessite des gicleurs plus performants, car les pistons sont de plus en plus chauds. On a tenté d'améliorer le refroidissement en prévoyant, dans le piston, des galeries internes dont le but est d'assurer le 35 refroidissement au plus près de la zone de combustion qui est la zone la plus chaude du moteur. Une galerie est un trou dans le piston, et le gicleur projette le fluide de refroidissement dans ce trou. Le piston reste ainsi relativement épais, pour supporter les contraintes mécaniques, et la galerie permet d'amener le fluide de refroidissement dans la zone qui est la plus proche du volume de combustion. Le gicleur doit avoir une très grande précision du jet, car l'entrée de la galerie se trouve généralement à environ 150 millimètres du gicleur qui est fixé sur le carter, et l'entrée de la galerie ne fait que 5 ou 6 millimètres de diamètre. Dans ce petit orifice, il faut entrer le maximum de fluide de 10 refroidissement. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de gicleur de refroidissement, qui puisse améliorer encore la capacité de refroidissement du piston, pour un débit donné de fluide de refroidissement, tout en restant 15 compatible avec la place très réduite dont on dispose dans le moteur pour placer un tel gicleur de refroidissement. L'invention a également pour objet de concevoir un tel gicleur dont la structure soit particulièrement simple, pour être fabriquée de manière simple en grande série. La présente invention résulte de l'observation selon laquelle il est certes très bon pour le refroidissement de mettre le maximum d'huile dans la galerie d'un piston, mais par contre une insuffisance d'huile en dehors de la galerie peut entraîner des défaillances graves du moteur par manque de graissage de la chemise 25 et de l'axe qui lie le piston à la bielle. Et des défaillances peuvent également résulter d'une répartition inégale de l'huile dans le corps de piston. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un gicleur de refroidissement pour piston de moteur à 30 combustion interne, comportant un corps de gicleur à partie pénétrante conformée pour s'engager axialement dans un alésage du moteur et pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage; le gicleur comporte une structure de sortie à passage radial de fluide dans le corps de gicleur et à tube de 35 sortie adapté pour diriger le flux de fluide en sortie vers le piston à refroidir; le gicleur comprend au moins deux tubes de sortie, chaque tube de sortie étant cintré de façon appropriée pour créer un jet de fluide de refroidissement distinct et pour le diriger vers une zone de refroidissement respective distincte du piston de moteur. Les tubes de sortie arrosent un même piston en des zones distinctes du piston. Dans un mode de réalisation avantageux, le gicleur comprend un premier tube de sortie comportant un premier tronçon radial de raccordement, généralement perpendiculaire à la direction axiale de pénétration du gicleur, et se raccordant par un coude à un premier tronçon axial de projection, et comprend un second tube 10 de sortie ayant un second tronçon radial de raccordement décalé angulairement à l'écart du premier tronçon radial de raccordement et se raccordant par un coude à un second tronçon axial de projection. Les deux jets de fluide de refroidissement produits par ce gicleur sont sensiblement parallèles l'un à l'autre, et écartés 15 l'un de l'autre par la distance générée par les tronçons radiaux décalés angulairement l'un par rapport à l'autre. Dans une première réalisation, les tubes de sortie se raccordent au corps de gicleur selon deux passages radiaux distincts. Dans un autre mode de réalisation, le gicleur comporte un premier tube de sortie se raccordant selon un passage radial unique au corps de gicleur, le premier tube de sortie ayant un tronçon intermédiaire à plus grand diamètre, qui se poursuit par un tronçon de sortie à plus petit diamètre, et auquel se raccorde un second 25 tube de sortie. Par exemple, le premier tube de sortie peut comporter un tronçon amont et un tronçon aval reliés l'un à l'autre par un manchon intermédiaire de plus gros diamètre que les tronçons amont et aval, le tronçon amont étant engagé par ses extrémités 30 respectives dans le passage radial du corps de gicleur et dans une première extrémité du manchon, le tronçon aval étant engagé dans la seconde extrémité du manchon, le manchon étant percé d'un trou latéral dans lequel est engagée l'extrémité amont du second tube de sortie. Selon un autre aspect, l'invention prévoit un moteur à combustion interne comprenant au moins un gicleur tel que défini cidessus, le gicleur étant conformé et positionné de façon à créer et diriger au moins deux jets de liquide de refroidissement vers deux entrées de galerie respectives creusées dans la masse d'un piston. Dans un tel moteur, l'un au moins des tubes de sortie du 5 gicleur de refroidissement est cintré de façon à se trouver en dehors de la trajectoire du piston durant sa course de fonctionnement, alors que les deux tubes de sortie dirigent les jets de fluide de refroidissement vers deux zones de piston situées de part et d'autre de son plan médian. Cela permet de répartir le 10 fluide de refroidissement de façon équitable dans la surface de tête de piston, pour améliorer le refroidissement. Selon un autre aspect, l'invention prévoit un moteur à combustion interne ayant au moins un gicleur tel que défini cidessus conformé et positionné de façon à créer et diriger au moins 15 un premier jet de liquide de refroidissement vers une entrée de galerie de piston et un second jet de liquide de refroidissement vers une zone à lubrifier telle que la chemise ou l'axe de la bielle associée au piston. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la 20 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 vue en perspective illustrant schématiquement une structure de piston et le gicleur associé selon l'invention; - la figure 2 est une autre vue en perspective du piston associé au gicleur selon la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du gicleur, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention; - la figure 4 est une vue en perspective d'un gicleur selon un 30 autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une coupe partielle longitudinale de la structure de sortie du gicleur de la figure 4 selon une première variante; - les figures 6 et 7 sont respectivement une coupe partielle longitudinale et une vue de dessus de la structure de sortie du 35 gicleur de la figure 4 selon une seconde variante; et - la figure 8 illustre un moteur ayant un gicleur produisant un premier jet projeté vers une galerie de piston et un second jet projeté vers une zone à lubrifier. Dans les deux modes de réalisation illustrés sur les 5 figures, un gicleur de refroidissement 1 selon l'invention, prévu pour refroidir un piston de moteur à combustion interne, comporte un corps de gicleur 2 ayant une partie pénétrante 3 conformée pour s'engager axialement selon un axe I-I dans un alésage du moteur pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit 10 alésage comme illustré par la flèche 4. Le gicleur de refroidissement 1 comporte en outre une structure de sortie 5 dépassante, communiquant avec la partie pénétrante 3, comportant un passage axial de fluide depuis la partie pénétrante 3, et comportant au moins un passage radial 5a (et éventuellement 5b) de 15 fluide dans le corps de gicleur 2. La structure de sortie 5 comporte au moins un tube de sortie 6 adapté pour diriger le flux de fluide de refroidissement en sortie vers le piston à refroidir. Selon l'invention, le gicleur de refroidissement 1 comporte au moins deux tubes de sortie 6 et 7, chaque tube de 20 sortie 6 ou 7 étant cintré de façon appropriée pour créer deux jets de fluide de refroidissement distincts respectifs 6a et 7a que l'on distingue sur les figures 1, 2 et 8, et pour diriger les deux jets 6a et 7a vers deux zones de refroidissement respectives distinctes 6b et 7b du piston 8 de moteur. Dans l'un et l'autre des mode de réalisation des figures 3 et 4, le premier tube de sortie 6 comporte un premier tronçon radial de raccordement 6c, généralement perpendiculaire à la direction axiale I-I de pénétration du gicleur dans le corps de moteur, et se raccordant notamment par un coude 6d à un premier 30 tronçon axial de projection 6e qui projette ainsi le jet de fluide de refroidissement 6a selon une direction généralement axiale par rapport au piston 8. Le second tube de sortie 7 comporte un second tronçon radial de raccordement 7c sensiblement perpendiculaire ou fortement angulé par rapport au premier tronçon radial de 35 raccordement 6c, et se raccordant par un coude 7d à un second tronçon axial de projection 7e qui projette ainsi un jet de fluide de refroidissement 7a selon une direction généralement axiale par rapport au piston 8. Dans le mode de réalisation de la figure 3, deux tubes de sortie 6 et 7 se raccordent au corps de gicleur selon deux passages 5 radiaux distincts 5a et 5b respectifs de la structure de sortie 5 par deux tronçons radiaux de raccordement 6c et 7c. Simultanément, les tronçons radiaux de raccordement 6c et 7c sont sensiblement perpendiculaires l'un par rapport à l'autre et tous deux perpendiculaires à l'axe I-I. En outre, le premier tube de sortie 6 10 comporte un tronçon de liaison 6f, généralement parallèle au second tronçon radial de raccordement 7c du second tube de sortie 7, et se raccordant d'une part au premier tronçon radial de raccordement 6c par un coude 6d et d'autre part à un premier tronçon axial de projection 6e par un second coude 6g, comme on le voit bien sur la 15 figure 3. Cette forme de gicleur est adaptée pour projeter deux jets de fluide de refroidissement vers deux zones d'un même piston situées de part et d'autre du plan médian du piston. C'est ainsi que l'on voit, sur les figures 1 et 2, le gicleur de refroidissement 1 selon ce premier mode de réalisation, 20 en position dans un moteur face à un piston 8 sollicité par une bielle 9 elle-même disposée selon le plan médian du piston 8. Les deux jets de liquide de refroidissement 6a et 7a produits par le gicleur de refroidissement 1 sont dirigés respectivement vers deux zones de refroidissement 6b et 7b qui sont disposées de part et 25 d'autre du plan médian du piston 8. Dans ce cas, les deux zones de refroidissement 6b et 7b sont deux orifices d'entrée de deux galeries prévues dans la masse du piston 8, de sorte que le fluide de refroidissement pénètre dans les galeries du piston pour se propager au plus près de la surface inférieure de poussée du 30 piston, surface qui reçoit l'énergie calorifique des gaz de combustion. Dans le second mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, la structure de sortie comprend un premier tube de sortie 6 qui se raccorde au corps de gicleur selon un passage 35 radial unique 5a. Le premier tube de sortie 6 comporte un tronçon intermédiaire 6h de plus grand diamètre auquel se raccorde le second tube de sortie 7. Dans la réalisation plus spécifiquement illustrée sur la figure 5, le premier tube de sortie 6 comporte un tronçon amont 6cl, un tronçon aval 6c2, un coude 6d et un tronçon axial de projection 6e, et un manchon intermédiaire 6c3 formant le tronçon 5 intermédiaire 6h de plus grand diamètre que les tronçons amont 6cl et aval 6c2. Le tronçon amont 6cl est engagé par ses extrémités respectives dans le passage radial 5a de corps de gicleur et dans une première extrémité du manchon 6c3. Le tronçon aval 6c2 est engagé dans la seconde extrémité du manchon 6c3. Le manchon 6c3 est 10 percé d'un trou latéral 6j dans lequel est engagée l'extrémité amont du second tube de sortie 7. Selon une variante illustrée sur les figures 6 et 7, le tronçon amont 6cl et le manchon 6c3 sont d'une seule pièce. On peut concevoir, selon l'invention, des gicleurs ayant 15 plus de deux tubes de sortie, pour générer plus de deux jets de fluide de refroidissement. L'invention prévoit ainsi un moteur à combustion interne comprenant au moins un gicleur de refroidissement 1 tel que défini précédemment, le gicleur de refroidissement 1 étant conformé et 20 positionné de façon à créer et diriger au moins deux jets de liquide de refroidissement 6a et 7a vers deux entrées de galeries respectives 6b et 7b creusées dans la masse d'un piston 8, comme illustré sur les figures 1 et 2. En alternative ou en complément, comme illustré sur la 25 figure 8, l'invention prévoit un moteur dans lequel un gicleur 1 produit un premier jet 6a de fluide de refroidissement envoyé dans l'entrée 6b d'une galerie du piston 8 et un second jet 7a de fluide de refroidissement envoyé sur la chemise ou l'axe piston/bielle. Dans un tel moteur, les tubes de sortie 6 et 7 peuvent 30 être cintrés de façon à se trouver en dehors de la trajectoire du piston 8 durant sa course de fonctionnement, tout en dirigeant les jets de fluide de refroidissement 6a et 7a vers deux zones de piston 6b et 7b situées de part et d'autre de son plan médian. La présente invention n'est pas limitée aux modes de 35 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 de refroidissement (1) d'un piston (8) de moteur à combustion interne, comportant un corps de gicleur (2) à partie pénétrante (3) conformée pour s'engager axialement dans un 5 alésage du moteur et pour recevoir un fluide de refroidissement arrivant par ledit alésage, et comportant une structure de sortie (5) à passage radial (5a) de fluide dans le corps de gicleur et à tube de sortie (6) adapté pour diriger le flux de fluide en sortie vers le piston (8) à refroidir, caractérisé en ce qu'il comprend au 10 moins deux tubes de sortie (6, 7), chaque tube de sortie (6, 7) étant cintré de façon appropriée pour créer un jet de fluide de refroidissement (6a, 7a) distinct et pour le diriger vers une zone de refroidissement (6b, 7b) respective distincte du piston (8) de moteur. 2 Gicleur de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier tube de sortie (6) comporte un premier tronçon radial de raccordement (6c) généralement perpendiculaire à la direction axiale (I-I) de pénétration, se raccordant notamment par un coude (6d) à un premier tronçon axial 20 de projection (6e) tandis qu'un second tube de sortie (7) comporte un second tronçon radial de raccordement (7c) décalé angulairement à l'écart du premier tronçon radial de raccordement (6c) et se raccordant par un coude (7d) à un second tronçon axial de projection (7e). 3 - Gicleur de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes de sortie (6, 7) se raccordent au corps de gicleur (2) selon des passages radiaux distincts (5a, 5b). 4 - Gicleur de refroidissement selon la revendication 3, 30 caractérisé en ce que deux tubes de sortie (6, 7) se raccordant au corps de gicleur selon deux passages radiaux distincts (Sa, 5b) par deux tronçons radiaux de raccordement (6c, 7c) sont sensiblement perpendiculaires l'un par rapport à l'autre et perpendiculaires à l'axe (I-I), le premier tube de sortie (6) ayant un tronçon de 35 liaison (6f) généralement parallèle au tronçon radial de raccordement (7c) du second tube de sortie (7) et se raccordant d'une part au premier tronçon radial de raccordement (6c) par un coude (6d) et d'autre part à un premier tronçon axial de projection (6e) par un second coude (6g), de façon à projeter le fluide de refroidissement vers deux zones d'un même piston situées de part et d'autre du plan médian du piston. 5 - Gicleur de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un premier tube de sortie (6) se raccorde au corps de gicleur (2) selon un passage radial unique (5a), le premier tube de sortie (6) comportant un tronçon intermédiaire (6h) à plus grand diamètre auquel se raccorde 10 un second tube de sortie (7). 6 - Gicleur de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier tube de sortie (6) comporte un tronçon amont (6cl), un tronçon aval (6c2), et un manchon intermédiaire (6c3) de plus gros diamètre que les tronçons amont 15 (6cl) et aval (6c2), le tronçon amont (6cl) étant engagé par ses extrémités respectives dans le passage radial (5a) du corps de gicleur (2) et dans une première extrémité du manchon (6c3), le tronçon aval (6c2) étant engagé dans la seconde extrémité du manchon (6c3), le manchon (6c3) étant percé d'un trou latéral (6j) 20 dans lequel est engagée l'extrémité amont du second tube de sortie (7). 7 Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un gicleur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, conformé et positionné de façon à créer et 25 diriger au moins deux jets de liquide de refroidissement (6a, 7a) vers deux entrées de galeries respectives (6b, 7b) creusées dans la masse d'un piston (8). 8 - Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un gicleur (1) selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 6, conformé et positionné de façon à créer et diriger au moins un premier jet de liquide de refroidissement (6a) vers une entrée de galerie (6b) creusée dans la masse d'un piston (8) et un second jet de liquide de refroidissement (7a) vers une zone à lubrifier. 9 - Moteur selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les tubes de sortie (6,7) sont cintrés de façon à se trouver en dehors de la trajectoire du piston (8) durant o10 sa course de fonctionnement, tout en dirigeant les jets de fluide de refroidissement (6a, 7a) vers deux zones de piston (6b, 7b) situées de part et d'autre de son plan médian.