Brevet FR2859245A1 — publié le 20050304

Piston pour moteur à combustion interne à allumage par compression La présente invention concerne un piston de moteur à combustion interne, et plus particulièrement une chambre de combustion pour moteur à allumage par compression. Un moteur à combustion interne comprend généralement un carter dans lequel est formé au moins un cylindre, une culasse fermant lo une extrémité supérieure du cylindre, et un piston destiné à coulisser avec un mouvement alternatif entre deux positions extrêmes dans le cylindre. La culasse comprend des moyens d'admission de gaz et d'injection de carburant entre le piston et la culasse. La culasse comprend également des moyens de refoulement du mélange du carburant et des gaz d'admission, après combustion du carburant. Pour un moteur à allumage par compression, le piston comprend le plus souvent sur une face supérieure orientée vers la culasse une cavité le plus souvent en forme de bol formant une paroi d'une chambre de combustion. On cherche généralement à réduire la consommation en carburant du moteur, et à limiter l'émission de polluants tels que des hydrocarbures imbrûlés. Pour ce faire, on peut améliorer la combustion du carburant en agissant sur la qualité du mélange entre le carburant et les gaz d'admission, en créant entre autre un mélange localement le plus homogène possible. On cherche également à améliorer l'extraction des gaz brûlés pour améliorer la combustion de la charge. L'invention propose un piston pour moteur à combustion interne permettant d'améliorer la combustion de la charge carburée. Ce but est atteint par un piston comprenant, sur sa face supérieure, une cavité en forme de bol caractérisé en ce que le bol comprend une première portion de sa périphérie ayant une lèvre à profil ré-entrant et au moins une deuxième portion de sa périphérie ne comportant pas de lèvre. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples non-limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels io - la figure 1 représente une vue en coupe du cylindre d'un moteur, comprenant une chambre de combustion selon un aspect de l'invention, - la figure 2 représente une vue de dessus du piston selon un aspect de l'invention, Les figures 3A et 3B représentent une vue en coupe 15 respectivement des coupes AA et BB de la figure 2. Sur la figure 1, un carter de moteur 1 comprend au moins un cylindre 2 formé d'un alésage et fermé à une extrémité supérieure par une culasse 4. Un piston 5 coulisse dans l'alésage du cylindre 2, en formant entre la surface supérieure 6 du piston et la culasse 4, une chambre 7 de combustion. La culasse 4 comprend des moyens d'admission de gaz d'admission formés par une conduite débouchant dans la chambre 7 par exemple par deux ouvertures (non représentées). De même, la culasse 4 comprend des moyens de refoulement formés par une conduite d'échappement débouchant dans la chambre 7 par exemple par deux ouvertures (non représentées). Chaque ouverture échappement ou admission est apte à être fermée par une soupape de commande. La culasse 4 comprend également un moyen d'injection de carburant formé par un injecteur 18 placé verticalement et sensiblement au centre de la chambre 7. L'injecteur reçoit à une entrée extérieure le carburant et possède à une extrémité en saillie dans la chambre 7 une tête d'injection 19 apte à pulvériser le carburant sous forme d'une pluralité de jet de fines gouttelettes dans la chambre 7 au moment approprié. Lors de la rotation du vilebrequin du moteur, le piston 5 se déplace entre une position de point mort bas éloignée de la culasse 4, et une position de point mort haut proche de la culasse 4. io Le piston 5 comprend une tête 20 dont la surface supérieure 6 forme une paroi de la chambre 7, et une jupe 21 améliorant le guidage du piston en translation dans le cylindre 2. L'invention va à présent être décrite en détail en référence aux figures 2 à 3. Selon l'invention, le piston 5 comprend une cavité 50 en forme de bol. Le fond du bol 50 comprend un téton central 30 dont la hauteur permet d'ajuster le taux de compression. Selon l'invention, la périphérie ou le bord extérieur du bol 50 comprend au moins une première portion 51 comprenant une lèvre 510 à profil ré-entrant et au moins une deuxième portion 52 ne comportant pas de lèvre. Le profil ré-entrant de la lèvre 510 formant chaque première portion 51 permet de guider la combustion vers le fond du bol 50 en suivant le contour du bol, comme indiqué par la flèche FI. Ainsi, l'oxygène présent dans le fond du bol est utilisé lors de la combustion ce qui améliore la qualité de la combustion en diminuant la formation de fumée. Par contre, le profil ré-entrant de la lèvre 510 constitue un obstacle lors de l'extraction des produits résultants de la combustion vers la zone de chasse 40 située entre la surface 6 supérieure du piston 5 et la culasse 4 au voisinage du pont mort haut. En effet, une partie de la combustion reste piégée sous la lèvre 510. L'absence de lèvre de chaque deuxième portion 52 permet au contraire de favoriser l'extraction de la combustion vers la zone de chasse 40 et donc diminuer la production de polluant. L'extraction des produits de combustion se fait du fond du bol 50 vers la culasse 4 en suivant le contour du bol comme indiqué par la flèche F2. Selon une variante de réalisation de l'invention, le profil de chaque deuxième portion 52 est évasée et forme un angle compris entre io 0 et 10 avec l'axe du cylindre. Comme expliqué précédemment, un profil ré-entrant de lèvre 510 permet le guidage de la combustion vers le fond du bol. Ainsi, dans une variante de réalisation les premières portions 51 de la périphérie du bol 50 à profil de lèvre ré-entrant seront préférentiellement placées en face d'un jet de carburant. Tous les jets de carburant de l'injecteur peut être également dans l'axe d'une première portion. Cependant, il n'est pas nécessaire que l'axe du jet de carburant passe par le milieu d'une première portion. Ainsi, le piston selon l'invention permet de s'affranchir, au moins en partie du compromis à trouver entre une forme de lèvre prononcée pour assurer un guidage optimal de la combustion et un bord de bol évasé assurant une bonne évacuation. Le processus de combustion régnant dans une chambre de combustion utilisant le piston selon l'invention est le suivant. Le jet de carburant 10 est dirigé vers une portion 51 à profil de lèvre ré-entrant. La combustion est donc guidée vers le fond du bol. Ensuite lors de la descente du piston, la présence des portions 52 à lèvre évasée permettant à la combustion de s'extraire du bol 50 vers la zone de chasse de part et d'autre des portions à profil de lèvre ré-entrant. De plus, la jonction entre une première portion 51 à lèvre à profile réentrant et une deuxième portion 52 à profil évasé crée des zones de turbulences qui favorisent également l'homogénéisation du mélange. 6 REVENDICATIONS 1. Piston (5) destiné à coulisser avec un mouvement alternatif dans un cylindre (2) d'un moteur (1) à combustion interne à allumage par compression, le piston (5) comprenant, sur sa face supérieure (6), une cavité (50) en forme de bol caractérisé en ce que le bol (50) comprend une première portion (51) de sa périphérie ayant une lèvre (510) à profil réentrant et au moins une deuxième portion (52) de sa périphérie ne comportant pas de lèvre. io 2. Piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profil de la deuxième portion (52) de la périphérie du bol est évasée et forme un angle compris entre 0 et 10 avec l'axe du cylindre (2) . 3. Piston selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que chaque première portion (51) de la périphérie du bol (50) est située sensiblement dans l'axe d'un jet (10) de carburant produit par un injecteur (18) implanté sensiblement selon l'axe du cylindre (2). 4. Piston selon la revendication 3 caractérisée en ce que chaque jet de carburant (10) est orienté vers une première portion (51) de la périphérie du bol (50).