Brevet FR2763362A1 — publié le 19981120

La présente invention concerne un dispositif pour éliminer les dépôts de carbone formés sur la tête d'un piston de moteur à combustion interne. Ces dépôts, qui se situent sur le pourtour de la tête, au-dessus du premier segment coup de feu, résultent du procédé de combustion et ont pour conséquence directe d'augmenter le diamètre du piston. Ils sont ainsi responsables de phénomènes d'usure et conduisent en outre au "bore-polishing" qui, en modifiant l'état de surface de la paroi interne du cylindre, entraîne des défauts de lubrification et/ou une consommation excessive d'huile. Il est connu, pour supprimer ces inconvénients, de réduire le diamètre intérieur de la paroi ou chemise du cylindre en regard de la position de point mort haut du piston au moyen d'un élément périphérique rapporté comme décrit dans le brevet US 3 489 130. Cet élément est généralement constitué d'une bague frettée dans la chemise et portant une face radialement en saillie à l'intérieur du cylindre qui assure un raclage mécanique de la face latérale de la tête du piston au droit des dépôts, lors de sa course dans la partie haute du cylindre. Tout risque de contact entre les dépôts de carbone et la paroi interne du cylindre lors du mouvement du piston est ainsi écarté. Cependant, cette bague est emmmanchée dans la paroi du cylindre et la face de raclage en saillie s'étend sur son bord inférieur, perpendiculairement à la course du piston. Dans ces conditions, la dépose du piston avec ses segments ne peut se faire, par le haut du cylindre en raison du diamètre restreint, sans extraction préalable de la bague frettée. En outre, le logement réalisé dans la paroi du cylindre pour le montage de la bague est important, ce qui fragilise la partie supérieure du cylindre. Au surplus, la course ascendante du piston vers sa position de point mort haut provoque une élévation locale de la pression dans le volume annulaire situé entre le premier segment du piston et le bord inférieur de la bague. Or, cette surpression chasse les gaz à travers la segmentation du piston en entraînant l'huile qui revêt la paroi du cylindre, ce qui a pour effet de perturber, de façon incontrôlée, le régime de lubrification. Enfin, le raclage s'effectuant pendant la course ascendante du piston, les particules enlevées sont repoussées vers le bas et évacuées par la zone active du cylindre, ce qui intensifie les phénomènes d'usure. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes techniques précédents de manière satisfaisante. Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un dispositif pour éliminer les dépôts de carbone formés sur la tête d'un piston de moteur à combustion interne, du type comprenant un élément périphérique rapporté sur la paroi interne du cylindre et portant une face radialement en saillie pour assurer le raclage des dépôts sur la face latérale de ladite tête du piston lors de sa course dans la partie haute dudit cylindre, ledit élément périphérique étant constitué d'au moins un segment amovible pourvu d'une interruption et verrouillé sous contraintes par déformation élastique dans une gorge réalisée en regard du piston sur la paroi interne dudit cylindre. Selon une caractéristique avantageuse, la tête du piston possède un diamètre réduit d'une valeur correspondant au moins à la profondeur de la face en saillie dudit segment. De préférence, ladite gorge débouche sur la paroi interne du cylindre avec des bords curvilignes. Selon encore une autre caractéristique, ladite gorge est réalisée sur ledit cylindre, au voisinage supérieur de la position haute du premier segment dudit piston. Pour simplifier la construction et le montage du dispositif, la section transversale de ladite gorge est uniforme sur le pourtour du cylindre. Selon un premier mode de réalisation, ledit segment est un tore dont la section transversale est circulaire. Dans ce cas, la section de ladite gorge est délimitée par un fond curviligne se prolongeant vers l'embouchure par des flancs parallèles. Selon un second mode de réalisation, la section dudit segment est trapézoïdale. Dans cet autre cas, la section de ladite gorge est délimitée par des flancs convergents vers le fond et contre lesquels les faces supérieure et inférieure dudit segment viennent en serrage. Selon une première variante de réalisation, ledit segment présente des ondulations longitudinales. Dans ce dernier cas, la section de ladite gorge est délimitée par des flancs divergents vers le fond entre lesquels les ondulations dudit segment sont déformées élastiquement. Selon une autre variante, ledit segment est constitué de deux demi-segments superposés dont les interruptions respectives sont décalées. Selon encore une autre variante, ledit segment comporte une rainure au moins partiellement périphérique communiquant avec un évidement central destiné à recevoir un organe élastiquement déformable assurant l'appui dudit segment contre les parois de la gorge. Le dispositif de l'invention comporte un élément périphérique de raclage sous forme d'un segment dont l'encombrement est réduit en particulier lorsque sa face en saillie présente un profil curviligne. La construction ainsi que le montage et le démontage du dispositif sur le cylindre sont réalisés de façon simple et économique. En outre, le caractère amovible de l'élément de raclage permet l'extraction aisée du piston et la présence d'une gorge relativement peu profonde n'entraîne pas d'affaiblissemment significatif de la paroi du cylindre. Ainsi, il devient possible d'utiliser des chemises à collerettes supérieures de diamètre réduit Le raclage des dépôts de carbone s'effectue tant à la montée qu'à la descente du piston, ce qui permet l'évacuation des débris du côté de l'échappement en bénéficiant de l'entraînement par les gaz brûlés. A la montée du piston, la surpression générée dans le volume compris entre l'élément de raclage et le premier segment du piston, est contrôlée et maîtrisée, par variation des jeux au niveau de l'interruption ou coupure dudit élément de raclage. Cette interruption permet ainsi d'assurer au montage la déformation du segment pour son engagement dans la gorge. En fonctionnement, elle permet aussi l'évacuation des gaz comprimés et/ou de l'huile lors de la montée du piston ainsi que la reprise de la dilatation longitudinale dudit segment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins, sur lesquels: - la figure 1 représente une demi-vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une vue partielle en coupe d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 représente une vue partielle en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 représente une vue partielle en coupe d'un quatrième mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 représente une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation. Le dispositif représenté sur les figures est destiné à éliminer les dépôts de carbone formés sur la tête la du piston 1 par les phénomènes de combustion, à l'intérieur du cylindre 2 d'un moteur à combustion interne. Ces dépôts n'ont pas été représentés sur les figures. Ce dispositif comprend un élément périphérique 3, rapporté sur la paroi interne ou sur la chemise du cylindre 2, dans sa partie haute. L'élément 3 porte une face 30 radialement en saillie pour assurer le raclage des dépôts sur la face latérale 10 de la tête la du piston 1, lors de sa course dans la partie haute du cylindre 2. Selon l'invention, l'élément périphérique 3 est constitué d'au moins un segment amovible métallique. Ce segment est pourvu d'une interruption ou coupure (non visible sur les figures) et est verrouillé sous contraintes, par déformation élastique, dans une gorge 20 réalisée, en regard du piston 1, sur la paroi interne du cylindre 2. Comme représenté sur la figure 1, le segment 3 est un tore de section transversale circulaire, dont le diamètre intérieur D1 est inférieur au diamètre intérieur D2 de la chemise ou de la partie du cylindre 2 coopérant avec les segments 11, 12 du piston 1. La différence D2-D1 entre ces deux diamètres intérieurs correspond à la profondeur de la face 30 en saillie. Le jeu entre la face radialement en saillie 30 et la face latérale 10 de la tête la du piston 1 est augmenté par le déport de ladite face 10 vers l'intérieur d'une valeur au moins égale à D2-D1. Le diamètre réduit de la tête la du piston assure ainsi un jeu suffisant avec le segment 3. La gorge 20 débouche sur la paroi interne du cylindre 2 au voisinage supérieur de la position haute du premier segment 11 dit segment coup de feu du piston 16 avec des bords droits définissant une arête vive. Il est aussi possible, selon une variante non représentée, de prévoir que la gorge 20 débouche sur la paroi interne du cylindre avec des bords curvilignes. La section transversale de la gorge 20 est réalisée de façon uniforme sur le pourtour du cylindre 2. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la section transversale de la gorge 20 est délimitée par un fond 23 à profil curviligne concave se prolongeant vers l'embouchure par des flancs parallèles 21, 22. La seule tendance du segment 3 en tore coupé à reprendre sa forme libre permet une mise en appui dudit segment contre les parois internes de la gorge 20 et son verrouillage sous tension. Les dimensions et l'élasticité du tore coupé ainsi que la géométrie et les dimensions de la gorge sont déterminées en fonction des efforts d'arrachement susceptibles d'être exercés par la tête la du piston sur le segment, en vue d'éviter son extraction. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la section du segment 3 est trapézoïdale. La face en saillie 30 est une face cylindrique dont les génératrices sont parallèles à l'axe X du cylindre 2. Le verrouillage du segment s'effectue par glissement puis serrage des faces inclinées supérieure 31, et inférieure 32, radialement convergentes, au contact des flancs 21, 22 qui sont sensiblement parallèles aux faces 31, 32. Après verrouillage, il subsiste éventuellement un volume mort 20a dans le fond 20 de la gorge 2. La face en saillie 30 définit, à l'endroit du raccordement avec les faces inclinées 31, 32, des arêtes 310, 320 formant lames pour le raclage des dépôts carbonés sur la tête la du piston 1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le segment 3 est un tore de section circulaire présentant des ondulations longitudinales 33 dont l'amplitude A est uniforme sur son pourtour. L'amplitude A est, en général, inférieure au diamètre de la section circulaire du tore. La section de la gorge 20 est alors délimitée par des flancs 21, 22 divergents vers le fond 23 et entre lesquels les ondulations 33 sont déformées élastiquement, notamment par compression pour réduire l'amplitude à une valeur A', qui est inférieure à l'amplitude A à l'état libre. Dans une variante de réalisation non représentée, le segment est hélicoïdal et la face en saillie est portée par des spires. Dans la variante de réalisation de la figure 4, le segment 3 est constitué de deux demi-segments 3a, 3b superposés et jointifs. Les interruptions respectives de chacun des demi-segments 3a, 3b sont décalées l'une par rapport à l'autre, de façon à assurer l'étanchéité par recouvrement des plans de joint. Cette variante est appliquée ici à une section rectangulaire du tore, mais peut aussi être appliquée à d'autres sections telles que celles représentées sur les figures précédentes. Dans la variante de la figure 5, le segment 3 comporte une rainure 34 au moins partiellement périphérique communiquant avec un évidement central 35. L'évidement 35 est destiné et adapté à recevoir un organe élastiquement déformable 4, ici sous forme d'un ressort hélicoïdal qui assure l'appui des faces 31, 32 du segment 3 contre les flancs 21, 22 de la gorge 20. Cette dernière variante est représentée ici en application au mode de réalisation trapézoïdale de la figure 2 mais peut être appliquée à tous les autres modes de réalisation précédents. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour éliminer les dépôts de carbone formés sur la tête (la) d'un piston (1) de moteur à combustion interne, du type comprenant un élément périphérique (3) rapporté sur la paroi interne du cylindre (2) et portant une face radialement en saillie (30) pour assurer le raclage des dépôts sur la face latérale (10) de ladite tête (la) du piston (1) lors de sa course dans la partie haute dudit cylindre (2), caractérisé en ce que ledit élément périphérique (3) est constitué d'au moins un segment amovible pourvu d'une interruption et verrouillé sous contraintes par déformation élastique dans une gorge (20) réalisée en regard du piston (1) sur la paroi interne dudit cylindre (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête (la) du piston possède un diamètre réduit d'une valeur correspondant au moins à la profondeur de la face en saillie (30) dudit segment (3). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite gorge (20) débouche sur la paroi interne du cylindre (2) avec des bords curvilignes. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite gorge (20) est réalisée sur ledit cylindre (2), au voisinage supérieur de la position haute du premier segment (11) dudit piston (1). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale de ladite gorge (20) est uniforme sur le pourtour du cylindre (2). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit segment (3) est un tore dont la section transversale est circulaire. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de ladite gorge (20) est délimitée par un fond curviligne (23) se prolongeant vers l'embouchure par des flancs (21, 22) parallèles. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section dudit segment (3) est trapézoïdale. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la section de ladite gorge (20) est délimitée par des flancs (21, 22) convergents vers le fond (23) et contre lesquels les faces supérieure (31) et inférieure (32) dudit segment (3) viennent en serrage. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit segment (3) présente des ondulations longitudinales (33). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la section de ladite gorge (20) est délimitée par des flancs (21, 22) divergents vers le fond (23) entre lesquels les ondulations (33) dudit segment (3) sont déformées élastiquement. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit segment (3) est constitué de deux demisegments (3a, 3b) superposés dont les interruptions respectives sont décalées. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit segment (3) comporte une rainure (34) au moins partiellement périphérique communiquant avec un évidement central destiné à recevoir un organe élastiquement déformable (4) assurant l'appui dudit segment (3) contre les parois de la gorge (20).