Brevet FR2840018A1 — publié le 20031128

moteur (14). Moteur multicylindre a allumage par compression, notamment de type Diesel injection directe, a mouvement d'air tourbillonnaire genere par les pistons L'invention concerne un moteur multicylindre a allumage par compression, et en particulier un moteur fonctionnant selon le cycle Diesel, comme utilise dans l'industrie automobile. On conna^t, par exemple par les documents US 5150677 ou US 4635597, un moteur multicylindre a injection directe de carburant comprenant pour chaque cylindre une culasse sensiblement plate formant o couvercle audessus du cylindre, au moins une (de preference deux) soupape d'admission de l'air frais montee dans la culasse, sensiblement parallele a l'axe du cylindre, au moins (de preference deux) une soupape d'echappement montee dans la culasse sensiblement parallele a l'axe du cylindre, un injecteur de carburant sensiblement parallele a l'axe du cylindre i5 et debouchant dans la culasse approximativement au centre du cylindre, un piston presentant un fond de bol profile entoure d'une zone de chasse annulaire. Sur un moteur a allumage par compression, en particulier un moteur Diesel, alimente par injection directe de carburant dans le cylindre, o la limitation des emissions de fumees est capitale, a la fois lorsque les performances maximales vent demandees au moteur mais egalement aux charges partielles. Le processus conduisant aux emissions de fumees a l'echappement peut 8tre divise en deux etapes: la formation des suies d'une s part, juste apres la phase d'injection du carburant dans la chambre de combustion, en particulier durant les combustions de diffusion, et d'autre part durant la phase de descente du piston, ou une partie seulement des suies formees vent oxydees par l'oxygene contenu dans l'air qui n'a pas participe a la combustion. so Sur la majorite des moteurs Diesel destines au transport routier, un mouvement d'air ayant generalement l'axe du cylindre comme axe de rotation est genere durant la phase d'admission d'air, ce mouvement tourbillonnaire est communement denomme "swirl". Lorsque le piston remonte du point mort teas, approximativement en fin d'admission de l'air frais, vers le point mort haut, ce mouvement est geometriquement amplifie 2 2840018 par le bol du piston. La plupart des inventions recenses ont tendu a ameliorer le processus d' amplification et a optimiser le melange obtenu entre le carburant injecte au voisinage du point mort haut et l'air frais. Il existe des solutions selon lesquelles le sw*1 est cree par la s culas se mais cela limite la permeabilite de la culas se et done le s performances du moteur (couple, puissance maximale). Par ailleurs, la Demanderesse a deja mis au point, dans la demande de brevet francais n 0116654 du 21 decembre 2001 un dispositif dans lequel le profil du fond de bol est choisi pour deflecter le melange de to carburant et d'air vers la culasse en transformant le mouvement initial de swirl en un mouvement helicoidal. Enfn, selon le document JP 11229881, on a prevu des trous faisant communiquer la zone de chasse annulaire du piston et la partie laterale du bol dans laquelle ils debouchent tangentiellement, de maniere s que, lors de la remontee du piston, la mise en pression du melange dans la zone de chasse entra^ne un deplacement gazeux tangential dans le bolt Cependant, cette solution se heurte a des cliff cultes dtindustrialisation pour realiser les trous obliques et courbes qui doivent relier la zone de chasse aux parois du bolt D'autre part, la disposition des trous fait qutau mouvernent de o swirl pur (tourbillon d'axe vertical) se superpose un mouvement de culbute ou de tonneau (appele "tumble") pas necessairement souhaitable. La presente invention vise a trouver une autre naniere d'ameliorer le swirl dans un moteur multicylindre a injection directe, qui ne presente pas les inconvenients precites. s L'invention atteint son but grace a un moteur multicylindre a injection directe de carburant comprenant pour chaque cylindre une culasse sensiblement plate formant couvercle au-dessus du cylindre, au moins une soupape dadmission de l'air frais montee dans la culasse, sensiblement parallele a l'axe du cylindre, au moins une soupape d'echappement montee o dans la culasse sensiblement parallele a l'axe du cylindre, un injecteur de carburant debouchant dans la culasse, un piston presentant un bol profle dont les parois laterales vent entourees d'une zone de chasse annulaire, des trous de communication reliant la zone de chasse aux parois laterales du bol ou ils debouchent tangentiellement, caracterise en ce que la zone de chasse ss comporte des degagements dans lesquels vent formes lesdits trous de 3 2840018 communication et en ce que la culasse comprend des reliefs complementaires desdits degagements. La profondeur des degagements est suffisante pour permettre aux trous de communication qui en partent d'atteindre facilement la paroi du bol s dans laquelle il doit deboucher. De preference, la profondeur des degagements est au moins egale a la profondeur a laquelle les trous debouchent dans le bol, ce qui permet de disposer les trous horizontalement. Avantageusement, les degagements vent peripheriques, de maniere a rendre facilement accessible par l'exterieur la paroi interieure du o degagement dans laquelle le ou les trous de communication doivent etre formes. Les degagements peuvent etre distincts et repartis sur la peripherie de la zone de chasse (chaque degagement distinct pouvant recevoir un ou plusieurs departs de trou de communication) ou bien etre s reunis pour former un seul epaulement sur toute la zone de chasse. Avantageusement, lesdits trous vent rectilignes, de maniere a faciliter au maximum la fabrication. Avantageusement, ils vent perpendiculaires a l'axe du piston, de maniere a n'introduire qu'une composante tangentielle de mouvement et creer un swirl pun o La solution conforme a ['invention permet de conserver la p ermeabilite de la culas se sans swirl et d' avoir malgre tout un mouvement d'air favorable aux performances et a la depollution des moteurs Diesel. D'autres caracteristiques et avantages de ['invention ressortiront a la lecture de la description qui va suivre, en reference aux dessins annexes s sur lesquels: -la figure 1 est une vue schematique de dessus du piston d'un cylindre du moteur conforme a ['invention, et -la figure 2 est une coupe II-II du cylindre et du piston de la figure 1. Le piston 1 comporte une cavite ou bol profile 2 approximativement centre par rapport a l'axe 3' du cylindre 3 dans lequel le piston est monte coulissant de maniere etanche. Le bol est entoure d'une zone de chasse 4 frontale annulaire sensiblement parallele a la culasse 5, le fond du bol 2 etant relic a la zone de chasse 4 par une paroi de transition 6 sensiblement verticale et plus ou moins concave, eventuellement par l'intermediaire d'une levre orientee radialement vers l'interieur (non 4 2840018 representee) et destinee a confiner le melange du carburant dans le bol 2 lors de ['injection. Au centre du bol du piston est placee une elevation centrale 7 qui se raccorde de maniere progressive au fond du bol 2. s La culasse 5 loge l'injecteur de carburant 8 a n jets de carburant (par exemple 4 jets) et abrite des soupapes 9 d'admission et d'echappement (par exemple deux soupapes d'admission et deux soupapes d'echappement) disposees autour de l'injecteur 8. Ces dispositions vent classiques et n'ont pas besoin d'etre plus o amplement decrites. Selon ['invention, la zone de chasse 4 comporte un certain nombre de degagements 10 (ici, quatre degagements distincts 10), formees a la peripherie de la zone 4 et presentant une surface interieure verticale 11, par exemple cylindrique ou plane, une paroi de fond 12 et deux parois s laterales verticales 13. A ces evidements 10 correspondent des reliefs complementaires 14 formes sur la culasse 5 de maniere a pouvoir s'engager dans les evidements 10 lors de la remontee du piston. La profondeur des degagements 10 permet d'y percer un ou deux (comme represente) trous horizontaux de communication 15 reliant la paroi o interieure verticale 11 des degagements a la paroi laterale 6 du bol 2 dans laquelle les trous horizontaux debouchent selon un angle prononce (ce qu'on appelle ici "debouchent sensiblement tangentiellement"). Le swirl represente schematiquement par la fleche 16 est cree lors de la phase de compression par la mise en pression de la zone de chasse :5 qui entrane des sorties gazeuses tangentielles 17 dans la paroi 6 du bolt 2840018 REVENDICATIONS 1. Moteur multicylindre a injection directe de carburant comprenant pour chaque cylindre (3) une culasse (5) sensiblement plate formant s couvercle au-dessus du cylindre (3), au moins une soupape (9) d'admission de l'air frais montee dans la culasse (5), sensiblement parallele a l'axe (3') du cylindre, au moins une soupape (9) d'echappement montee dans la culasse (5) sensiblement parallele a l'axe du cylindre, un injecteur (8) de carburant debouchant dans la culasse (5), o un piston (1) presentant un bol (2) profile dont les parois laterales vent entourees d'une zone de chasse annulaire (4), des trous de communication (15) reliant la zone de chasse (4) aux parois laterales (6) du bol (2) ou ils debouchent sensiblement tangentiellement, caracterise en ce que la zone de chasse (4) comporte des degagements (10) dans s lesquels vent formes lesdits trous de communication (15) et en ce que la culasse (5) comprend des reliefs (14) complementaires desdits degagements (10) 2. Moteur selon la revendication 1,caracterise en ce que la profondeur des degagements (10) est au moins egale a la profondeur a laquelle le trou (15) debouche dans le bol (2). 3. Moteur selon la revendication 2, caracterise en ce que lesdits trous (15) vent rectilignes. 4. Moteur selon la revendication 3, caracterise en ce que lesdits trous (15) vent perp endiculaires a l' axe du piston. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterise en ce que les degagements (10) vent distincts et repartis sur la peripherie de la zone de chasse (4). 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterise en ce que les degagements (10) vent reunis pour former un senl epaulement