Brevet FR2880923A1 — publié le 20060721

Chambre de combustion d'un moteur à allumage par compression avec un injecteur de carburant décentré par rapport à l'axe du cylindre La présente invention se rapporte à une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à allumage par compression. Préférentiellement, mais de manière non exclusive, la présente invention concerne plus particulièrement les moteurs comportant deux soupapes par cylindre. ro Ainsi qu'il est connu dans l'état de la technique, une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne est délimitée par: un cylindre dont l'une des extrémités est sensiblement fermée par une portion de culasse dans laquelle sont placés, notamment, les systèmes d'allumage, d'injection de carburant, ainsi que tes soupapes d'admission d'air et d'évacuation des gaz issus s de ta combustion, un piston dont une face, disposée en regard de ladite portion de culasse, comporte un usinage sensiblement en forme de bol, ledit piston étant lié, par un élément approprié, à un vilebrequin permettant ta transformation du mouvement de translation dudit piston en un mouvement de rotation; la chambre de combustion proprement dite étant formée par le volume compris entre ledit cylindre, ladite portion de culasse et ladite face dudit piston placée en regard de ladite portion de culasse. D'une manière connue dans t'état de la technique, afin d'optimiser le mélange air-25 carburant et d'atteindre une homogénéité maximale, une symétrie la plus parfaite possible est à rechercher pour la chambre de combustion. Ainsi, classiquement, l'injecteur de carburant, pour un moteur à quatre soupapes par cylindre (deux soupapes d'admission d'air pour la combustion, et deux soupapes d'évacuation des gaz issus de la combustion), est centré par rapport à l'axe du cylindre, le bot du piston étant lui-même centré par rapport audit injecteur de carburant. Pour les moteurs à deux soupapes par cylindre, et compte tenu des contraintes d'encombrement et de dimensionnement des soupapes, l'injecteur de carburant est, en revanche, généralement décentré par rapport audit axe dudit cylindre. il en résulte une dissymétrie dans l'injection, les longueurs des jets de carburant correspondant aux différents orifices d'injection n'étant pas homogènes, ce qui conduit à une hausse des émissions de polluants par rapport aux agencements centrés, mentionnés précédemment, des chambres de combustion des moteurs à quatre soupapes par cylindre. Les solutions proposées pour pallier l'inhomogénéité liée à une injection décentrée par rapport au centre du cylindre consistent, généralement, et ainsi que le propose, par exemple, le document US6588396, à décentrer également le bol du piston par rapport audit axe dudit cylindre: te plus souvent, en raison des contraintes dimensionnelles liées à la réalisation dudit bol de piston (celui-ci doit, en effet, être le plus large possible) , te centre de celui-ci est placé sensiblement à mi-chemin entre le centre de l'injecteur de ro carburant et le centre du cylindre. D'autres voies, proposées, par exemple, par te document FR2849902, tendent à rendre dissymétrique ta géométrie dudit bol de piston: de telles solutions sont toutefois généralement d'une réalisation mécanique relativement complexe, et s'avèrent donc coûteuses. Une autre solution, également connue dans l'état de la technique, consiste à agir sur 15 tes dessins de jets de carburant de manière à en modifier, par exemple, la hauteur d'impact, la répartition radiale, ou d'autres caractéristiques. Ces diverses solutions conservent toutefois sensiblement les géométries de bot de piston définies pour des systèmes dans lesquels l'injecteur de carburant est centré par 20 rapport audit bot de piston et à l'axe du cylindre. Or, ii est connu que ta réalisation, à la périphérie de l'entrée du bol du piston, d'au moins une restriction de diamètre (ou lèvre), permet, dans un agencement centré, d'optimiser le fonctionnement de la chambre de combustion, en optimisant le parcours et la répartition du jet de carburant à l'intérieur et à ta périphérie dudit bot de piston: les documents US6152101 ou FR 2849900, par exemple, proposent, de manière non exhaustive, des géométries particulières de ces lèvres. Dans un agencement décentré, en revanche, la présence de ladite au moins une lèvre est plutôt néfaste à un fonctionnement optimal de ladite chambre de combustion, car elle accentue les effets gênants liés à la dissymétrie de ce type d'agencement. La présente invention a pour but de proposer une chambre de combustion adaptée à un agencement décentré de l'ensemble "bot de piston -axe du cylindre - injecteur de carburant" et permettant un fonctionnement optimal. L'invention atteint son but grâce à une chambre de combustion d'un moteur à allumage par compression avec un injecteur de carburant décentré par rapport à l'axe du cylindre, délimitée par ledit cylindre, une portion de culasse obturant une extrémité dudit cylindre, et un piston se déplaçant à l'intérieur dudit cylindre, dans laquelle ledit piston comporte, au regard de ladite portion de culasse, un évidemzttt formant sensiblement un bol de piston, caractérisée en ce qu'une portion au moins dudit bol de piston présente une restriction de diamètre à son entrée formant sensiblement une lèvre et qu'une portion au moins dudit bol de piston ne présente pas de restriction de diamètre à son entrée. Dans un mode de réalisation préféré de t'invention, ladite partie dudit bot de piston présentant ladite restriction de diamètre à son entrée formant sensiblement ladite Lèvre est la partie dudit bol de piston la plus éloignée dudit injecteur de carburant, et ladite ro partie dudit bol de piston ne présentant pas de restriction de diamètre à son entrée est la partie dudit bol de piston la plus proche dudit injecteur de carburant. Avantageusement, les projections, dans un plan sensiblement perpendiculaire à t'axe de révolution dudit cylindre, de la périphérie de l'entrée dudit bol de piston, intersection entre la surface intérieure dudit bol de piston et La face dudit piston au regard de ladite portion de culasse obturant Ledit cylindre, et d'une section de l'intérieur dudit bol de piston, se présentent sensiblement sous la forme de deux cercles de diamètres différents, tangents l'un à l'autre en leur portion la plus proche de ta projection, dans ledit plan, du centre dudit injecteur de carburant. Avantageusement, Ladite périphérie de l'entrée dudit bol de piston est continue entre Ladite partie dudit bol de piston dont l'entrée présente ladite restriction de diamètre formant sensiblement ladite lèvre et ladite partie dudit bol de piston dont l'entrée ne présente pas de restriction de diamètre. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront à la lecture de ta description qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1A et 1B sont des vues schématiques des différents modes d'implantation de l'injecteur de carburant sur un cylindre comportant deux ou quatre soupapes, la figure 2 est une représentation schématique des possibilités d'agencement d'un bot de piston et d'un injecteur de carburant par rapport à L'axe dudit cylindre, la figure 3 est une vue en coupe schématique, selon un plan contenant l'axe de révolution du cylindre d'un moteur à combustion interne, d'une chambre de combustion, dans un agencement décentré, selon l'état de ta technique, La figure 4 est une vue en coupe schématique, selon un plan contenant l'axe de révolution du cylindre d'un moteur à combustion interne, d'une chambre de combustion selon l'invention, la figure 5 est une vue schématique de dessus d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Ainsi qu'il a été précédemment mentionné, dans un agencement classique d'un cylindre 1 comportant quatre soupapes S1, S2, 53, et 54 (voir figure 1A), l'injecteur de carburant 2 est, généralement, centré par rapport à l'axe e dudit cylindre 1. En revanche, dans un agencement classique d'un cylindre 1 comportant deux soupapes S'1 et S'2 (voir figure 1 B), ledit injecteur de carburant 2 est, généralement, décentré par rapport audit axe e dudit cylindre 1, ro Ceci se traduit, pour une chambre de combustion sensiblement délimitée, d'une part, par un cylindre 1, d'autre part, par une portion de culasse obturant une extrémité dudit cylindre 1 (non représentée sur les figures), ladite portion de culasse comportant, notamment, un injecteur de carburant 2, et, enfin, par un piston 4 dont une face, en regard de ladite portion de culasse, comporte un évidement formant sensiblement un bol de piston 3, par différentes possibilités d'agencement de l'ensemble "cylindre 1 - injecteur de carburant 2 - bol de piston 3". La figure 2 présente schématiquement les centres respectifs Cl dudit cylindre 1, C2 dudit injecteur de carburant 2, et C3 dudit bol de piston 3: classiquement, pour un moteur comportant deux soupapes par cylindre, ledit centre C3 dudit bot de piston 3 est sensiblement placé à mi-chemin desdits centres Cl et C2 respectivement dudit cylindre 1 et dudit injecteur de carburant 2. Il en résulte, ainsi qu'il a été précédemment mentionné, et comme te présente la figure 3, une dissymétrie des jets de carburant J2 et J'2 issus dudit injecteur de carburant 2. La présence d'une restriction de diamètre, ou lèvre 5, à l'entrée dudit bol de piston 3 peut alors s'avérer gênante, en particulier du côté dudit jet J2 le plus court, en raison, notamment de l'augmentation de l'impact du carburant que ladite lèvre 5 entraîne. En revanche, du côté dudit jet le plus long J'2, la réalisation d'une lèvre 5, permettant, notamment, d'améliorer la répartition du carburant entre l'intérieur dudit bol de piston 3 et le volume compris entre la face supérieure 6 dudit piston 4 et ladite portion de culasse obturant ledit cylindre 1 (non représentée sur la figure 3), contribue à t'optimisation du fonctionnement de ladite chambre de combustion. Dans le dispositif selon l'invention, et comme le présente la figure 4, une partie de l'entrée dudit bol de piston 3 présente une restriction de diamètre formant sensiblement une lèvre 7, alors qu'une autre portion de t'entrée dudit bol de piston 3 ne présente aucun restriction de diamètre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite restriction de diamètre d'entrée formant ladite lèvre 7 est réalisée sur la partie de l'entrée dudit bol de piston 3 la plus éloignée dudit axe C2 dudit injecteur de carburant 2, et la partie dudit bot de piston 3 la plus proche dudit axe C2 dudit injecteur de carburant 2 a un diamètre d'entrée ne s présentant pas de restriction. De même, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ta périphérie 8 de l'entrée dudit bol de piston 3, intersection entre la surface intérieure dudit bol de piston 3 et la face 6 dudit piston 4 au regard de ladite portion de culasse obturant ledit cylindre 1, est continue entre ladite partie dudit bol de piston 3 dont l'entrée présente ladite ro restriction de diamètre formant sensiblement ladite lèvre 7 et ladite partie dudit bot de piston 3 dont l'entrée ne présente pas de restriction de diamètre. Comme le montre ta figure 5, ledit bol de piston 3 est ainsi réalisé de telle manière que les projections, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution dudit cylindre 1, de ladite périphérie 8 de ladite entrée dudit bol de piston 3 et d'une section 9 de l'intérieur dudit bol de piston 3, se présentent sensiblement sous ta forme de deux cercles de diamètres différents, tangents l'un à l'autre en leur portion la plus proche de la projection, sur ledit plan, du centre C2 dudit injecteur de carburant 2. Cette géométrie particulière est, avantageusement, obtenue par deux étapes successives de tournage, technique de fabrication peu coûteuse. Une première étape de tournage consiste à usiner ta totalité dudit bol de piston 3, en réalisant une lèvre 7 sur ta totalité de l'entrée dudit bot de piston 3. Dans une deuxième étape de tournage, ledit bot de piston 3 est repris en tournage désaxé, de manière à supprimer ladite lèvre 7 sur une partie au moins de l'entrée dudit bot de piston 3. Un bot de piston 3 selon l'invention permet alors, ainsi que le présente la figure 4, une augmentation de la longueur du jet J2 le plus court, tout en conservant l'effet positif de la lèvre 5 pour ledit jet J'2 te plus long issu dudit injecteur de carburant 2. 6 Revendications 1. Chambre de combustion d'un moteur à allumage par compression avec un injecteur de carburant (2) décentré par rapport à t'axe (5) du cylindre (1), délimitée par ledit cylindre (1), une portion de culasse obturant une extrémité dudit cylindre (1), et un piston (4) se déplaçant à l'intérieur dudit cylindre (1), dans laquelle ledit piston (4) comporte, au regard de ladite portion de culasse, un évidementÉ formant sensiblement un bol de piston (3), caractérisée en ce qu'une portion au moins dudit bot de piston (3) présente une restriction ro de diamètre à son entrée formant sensiblement une lèvre (7) et qu'une portion au moins dudit bol de piston (3) ne présente pas de restriction de diamètre à son entrée. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie dudit bol de piston (3) présentant ladite restriction de diamètre à son entrée formant sensiblement ladite lèvre (7) est ta partie dudit bol de piston (3) la plus éloignée dudit injecteur de carburant (2), et ladite partie dudit bol de piston (3) ne présentant pas de restriction de diamètre à son entrée est la partie dudit bol de piston (3) la plus proche dudit injecteur de carburant (2). 3. Chambre de combustion selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les projections, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution dudit cylindre (1) , de la périphérie (8) de l'entrée dudit bol de piston (3), intersection entre la surface intérieure dudit bol de piston (3) et la face (6) dudit piston (4) au regard de ladite portion de culasse obturant ledit cylindre (1), et d'une section (9) de l'intérieur dudit bol de piston (3), se présentent sensiblement sous ta forme de deux cercles de diamètres différents, tangents l'un à l'autre en leur portion la plus proche de la projection, dans Ledit plan, du centre (C2) dudit injecteur de carburant (2). 4. Chambre de combustion selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite périphérie (8) de l'entrée dudit bol de piston (3) est continue entre ladite partie dudit bol de piston (3) dont l'entrée présente ladite restriction de diamètre formant sensiblement ladite Lèvre (7) et ladite partie dudit bol de piston (3) dont l'entrée ne présente pas de restriction de diamètre. 5. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par deux étapes successives de tournage. 6. Moteur à combustion interne à allumage par compression avec un injecteur de carburant (2) décentré par rapport à l'axe du cylindre (1), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de combustion selon t'une quelconque des revendications 1 à 5.