Brevet FR2513315A1 — publié le 19830325

Moteur à combustion interne à allumage commandé. L'invention concerne un moteur à combustion interne à allumage commandé et à soupapes suspendues disposées ver- ticalement par rapport à l'axe des cylindres, dans lequel une partie de chambre de combustion est constituée par une cuvette formée dans le fond du piston, le moteur à combus- tion interne comprenant une zone d'échappement par pression constituée par une partie de la surface frontale de la culas- se perpendiculaire à l'axe du cylindre et par une partie cor- respondante de la surface de fond du piston également per- pendiculaire à l'axe du cylindre. Il est connu (demande allemande DE-OS-3 110 986) d'opti- miser la consommation de carburant et l'émission des gaz d'échappement, ainsi que la puissance maximale d'un moteur à combustion interne, en agissant sur les paramètres de fonction- nement, à savoir richesse du mélange et point d'allumage A cette optimisation contribue notablement l'accroissement de la vitesse de propagation de la flamme à l'intérieur de la chambre de combustion, ce qui peut éÉre obtenu à l'aide des effets d'échappement par pression connus qui produisent notam- ment une turbulence intense dans la chambre de combustion à la fin d'un course de compression. Le but de l'invention dans un moteur à combustion interne du type précité, est d'influencer le-paramètre structural de la forme de la chambre de combustion de façon à réduire la con- sommation de carburant et d'abaisser l'émission de gaz d'échap- pement tout en ayant une puissance maximale du moteur aussi élevé que possible. Ce but est atteint conformément à l'invention, par le fait que la cuvette est excentrée dans le fond du piston, qu'elle a une forme tronconique avec une surface de fond el- liptique et une surface d'ouverture elliptique, et qu'une surface frontale du piston entourant cette surface d'ouver- ture procure une surface d'échappement par pression en forme de faucille et d'anneau, le centre de la surface d'échappement en forme de faucille étant placé face à une bougie d'allumage. Les avantages obtenus avec l'invention consistent en ce la forme spéciale de la chambre de combustion et la position de la surface d'échappement accélèrent la combustion de la charge dans tout le système, ce qui a une incidence positive sur le rendement du moteur à combustion, sur la consommation et sur l'émission de gaz d'échappement. L'invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seu- lement d'une forme de réalisation représentée schématiquement sur le dessin, sur lequel La figure 1 est une coupe verticale à travers une culas- se, un bloc-cylindre et un piston d'un moteur à combustion interne selon l'invention, dans la zone de la chambre de combustion; la figure 2 représente le piston de lafigure 1 la figure 3 est une vue de dessus du piston de la figu- re 2, sur laquelle sont indiqués le conduit d'admission et le conduit d'échappement, et la figure 4 est une vue de dessous de la culasse en re- présentation schématique selon la figure 1. Dans l'exemple de réalisation, 1 désigne une culasse, 2 un bloc-cylindre et 3 un piston La culasse 1 comporte un conduit d'admission 5 coopérant avec une soupape d'admission 4 et un consuit d'échappement 6 coopérant avec une soupape d'échappement non représentée La soupape d'admission 4 et la soupape d'échappement sont disposées verticalement et s'é- tendent parallèlement à l'axe du cylindre 7. La chambre 13 e combustion du moteur à combustion interne est délimitée l:r une cuvette 9 dans le piston 3 Cette cuvette 9 est excentrée dans le fond de piston 10 et a une forme tronconique avec une surface de fond 11 elliptique et une surface d'ouvlerture 12 elliptique La cuvette 9 a une surti-e périphérique 23 qui comporte deux portions A et B tronconiques ayant des courbures différentes La portion B est disposée dans le piston 3 concentrique au centre M et la portion A est excentrée avec un centre M 1 Les portions A et B se raccor- dent dans un npan longitudinal 22 parallèle au plan longitu- dinal médian 19 du piston 3, dans lequel la cuvette 9 atteint sa largeur maximale Dans ce plan 22 sont disposées, l'une à côté de l'autre dans la culasse 1, la soupape d'admission 4 et la soupape d'échappement. La chambre de combustion comporte une surface d'échappement 18 et 18 a qui est constituée par une partie de la surface frontale 14 de la tête de culasse 1 perpendiculaire à l'axe de cylindre 7 et par une partie correspondante de la surface de fond de piston 15, également perpendiculaire à l'axe de cylindre 7. Dans le présent exemple, l'ensemble de la surface d'échappe- vent 18, 18 a est constitué par une surface entourant la sur- face d'ouverture elliptique 12 de la cuvette 9, qui est composée de la grande zone 18 "en forme de faucille" -du côté opposé de laquelle se trouve une bougie d'allumage 20-, et de la zone annulaire étroite 18 a qui s'y raccorde Cette zone an- nulaire 18 a s'étend sensiblement jusqu'au plan longitudinal 19 du piston 3 et se raccorde alors à la zone 18 en forme de faucille Elle est disposée avec son centre face à la bougie d'allumage 20; la bougie d'allumage 20 est disposée dans la culasse 1 sur un axe passant par le centre M 1 de lapor tion excentrée A. Dans l'exemple de réalisation représenté, la bougie d'al- lumage est associée à la moitié du piston 3 dans laquelle se trouve la largeur maximale de la cuvette 9 et dans laquelle est prévue la portion centrée B de la surface périphérique 23. L'ensemble de la surface d'échappement 18 et 18 a a une grandeur correspondant à 15 à 35 % de la surface du fond du piston, la dimension de l'intervalle d'écrasement 24 au point mort haut du piston étant comprise entre 0,4 et 1,8 mm. -13315 R E V E N D I C A T I O N S 1 Moteur à combustion interne à allumage comman- dé et à soupapes suspendues disposées verticalement par rapport à l'axe des cylindres, dans lequel une partie de chambre de combustion est constituée par une cuvette formée dans le fond du piston, le moteur à combustion interne comprenant une zone d'échappement par pression constituée par une partie de la surface frontale de la culasse perpendiculaire à l'axe du cylindre et par une partie correspondante de la surface du fond du piston également perpendiculaire à l'axe du cylindre, caractérisé en ce que la cuvette ( 9) est excentrée dans le fond de piston 10), qu'elle a une forme tronconique avec une surfa- ce de fond ( 11) elliptique et une surface d'ouverture ( 12) elliptique, et qu'une surface frontale ( 17) du piston ( 3) en- tourant cette surface d'ouverture ( 12) procure une surface d'échappement par pression ( 18, 18 a) en forme de faucille et d'anneau, le centre de la surface d'échappement par pression ( 18)en forme de faucille étant situé face à une bougie d'allu- mage ( 20). 2 Moteur à combustion interne selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la surface périphérique ( 23) de la cuvette ( 9) comporte deux portions (A et B), la portion (B) étant centrée dans le piston ( 3) et la portion (A) étant excentrée dans le piston ( 3). 3 Moteur à combustion interne selon l'une quel- conque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux portions (A et B) de la cuvette ( 9) se raccordent dans un plan longitudinal ( 22) parallèle au plan longitudinal mé- dian ( 19), plan ( 22) dans lequel la cuvette ( 9) présente sa plus grande largeur. 4 Moteur à combustion interne selon la revendi- catiow 3, caractérisé en ce que la plus grande largeur de la cuvette ( 9) se trouve dans la moitié de la surface de piston ( 3) dans laquelle est placée la bougie d'allumage ( 20). Moteur à combustion interne selon l'ensemble des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la portion centrée (B) de la surface périphérique ( 23) de la cuvette ( 9) se trouve dans la zone de la bougie d'allumage ( 20). 6 Moteur à combustion interne selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bougie d'allumage ( 20) se trouve sur le centre (M 1) d'une portion de la courbure ( 21) de la surface d'ouverture ellipti- que ( 12) de la cuvette ( 9), cette portion ( 21) constituant une délimitation intérieure de la surface d'échappement par pression ( 18) en forme de faucille. 7 Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface ( 18) en forme de faucille et la surface ( 18 a) annulaire ont une surface totale qui correspond à 15 à 35 % de la surface de fond du piston. 8 Moteur à combustion interne selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension de l'intervalle ( 24) dans les surfaces d'échap- pement par pression ( 18, 18 a) est comprise entre 0,4 et 1,8 mm. 9 Moteur à combustion interne selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape d'échappement et la soupape d'admission ( 4) sont disposées dans le plan longitudinal médian ( 22) de la cuvette ( 9), l'une à côté de l'autre.