Brevet FR2886982A1 — publié le 20061215

PISTON POUR MOTEUR A INJECTION DIRECTE La présente invention se rapporte au domaine des chambres de combustion de moteurs diesel, plus particulièrement les moteurs diesel à 5 injection directe. Plus précisément, elle concerne une chambre de combustion formée par un cylindre dont une extrémité est sensiblement obturée par une portion de culasse, et dans lequel se déplace un piston dont la face supérieure comporte un évidemment formant sensiblement un bol de piston, la portion de io culasse comprenant au moins un injecteur de carburant dont la buse d'injection comprend plusieurs orifices d'injection orientés dans des directions différentes. Le bol de piston comprend pour sa part une entrée de bol qui présente une lèvre formant une restriction de diamètre de l'entrée de bol, un ensemble de parois latérales et un fond de bol se raccordant à aux parois latérales. De telles chambres de combustion sont principalement constituées d'un cylindre dont une extrémité est obturée par une culasse, et d'un piston, dont l'axe est ou non, selon le type de moteur, centré par rapport à l'axe dudit cylindre. La culasse comporte au moins une soupape d'admission du mélange gazeux comburant et une soupape d'échappement des gaz issus de la combustion. Elle comporte également au moins un injecteur pour l'injection du mélange carburant. Le cylindre comporte en outre dans sa partie en regard de la culasse, un évidement formant sensiblement un bot, de forme appropriée, dans lequel a lieu la combustion proprement dite. De nombreuses géométries de bol ont déjà été proposées. D'une manière générale, le bol comprend une entrée de bol, présentant ou non une restriction de diamètre, ou lèvre. Une couronne périphérique est située sensiblement au regard d'une portion de la culasse, et un ensemble de parois latérales se raccorde un fond de bol. Un bossage est généralement réalisé dans le fond de bot. Il s'étend sensiblement en direction de la portion de culasse au regard de laquelle est réalisé le bol. Afin d'optimiser les performances d'une telle chambre de combustion, et de diminuer au maximum les rejets polluants (émissions de fumées, de suies, de particules, etc...), on cherche en principe à optimiser l'homogénéité du mélange et les trajectoires des jets de carburant issus de l'injecteur. Diverses solutions existent pour cette optimisation. Une première solution consiste à agir sur la forme de L'injecteur proprement dit, par exemple en diminuant l'angle de nappe qui en est issu, ou en augmentant son débit hydraulique. Toutefois, une diminution de l'angle de nappe issu de l'injecteur tend à dégrader les performances couple/puissance du moteur. De plus, L'augmentation du débit hydraulique de l'injecteur tend à augmenter les émissions de polluants. Une deuxième solution consiste à agir sur les réglages de ta ro combustion, par exemple en en diminuant la durée ou en en augmentant ta pression: ces solutions ne sont pas non plus satisfaisantes, car elles conduisent à limiter les niveaux de performance atteints par le moteur. Une troisième solution consiste à agir sur ta forme du bol et accessoirement sur celle de la culasse. Diverses géométries ont ainsi été proposées, en vue de générer, des mouvements des gaz d'admission dans le bol (tourbillon, ou "swirl" ; tonneau, ou "tumble"). Certaines de ces géométries proposent de diminuer la lèvre du bol de piston. Dans ce cas, le mouvement tourbillonnaire ("swirl"), généré sur les gaz à l'admission afin d'optimiser L'homogénéisation du mélange, se trouve partiellement restreint, et ii en résulte une dégradation du niveau de puissance maximum, ou, à puissance constante, une augmentation de l'émission de fumées. La publication U54616612 propose de réaliser dans les parois latérales d'un bol de piston dont l'entrée ne présente pas de lèvre, d'un certain nombre de cavités s'étendant radialement dans lesdites parois latérales, sur toute la hauteur desdites parois. Chacune de ces cavités est sensiblement orientée dans la direction d'un jet de carburant issu de t'injecteur, et dimensionnée de manière à optimiser, en coopération avec te bossage du bol, les mouvements tourbillonnants du mélange au sein de la chambre de combustion. Un tel bol est toutefois d'une fabrication relativement complexe en raison des différents usinages à y réaliser. De plus, la réalisation des cavités conduit à une augmentation sensible du volume du bol, et modifie donc sensiblement, outre la génération de mouvements de fluide recherchée, les paramètres de fonctionnement de ta chambre de combustion. La présente invention vise à optimiser les longueurs libres des jets de carburant issus de l'injecteur, grâce à une disposition simple et peu coûteuse. Dans ce but, elle propose de ménager des encoches dans la lèvre de l'entrée du bol. De préférence, chacune des encoches s'étend sensiblement dans te prolongement de la trajectoire d'un jet de carburant issu d'un orifice de la buse d'injection de l'injecteur de carburant. la Le nombre d'encoches peut être sensiblement égal au nombre d'orifices d'injection de la buse de l'injecteur de carburant. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, individuellement ou en combinaison: Définir les dimensions de chacune des encoches de manière à ne pas affecter sensiblement le volume intérieur du bol de piston, Donner aux encoches une forme générale d'un cylindre de base sensiblement elliptique dont une partie rejoint la paroi latérale du bol de piston tangentiellement au plus grand diamètre intérieur du bol de piston. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées dans lesquelles: [a figure 1 est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel ledit bol de piston est symétrique et centré 25 dans le cylindre de la chambre de combustion, la figure 2 est une vue schématique de dessus d'un bol de piston d'une chambre de combustion selon l'invention. La coupe de la figure 1 présente un piston 1 d'une chambre de combustion selon l'invention, dans la face supérieure, 3, duquel, est ménagé un bol de piston 2. Le piston 1 est apte à se déplacer dans un cylindre 4 (schématiquement évoqué sur la figure 1) d'axe de révolution Z, dont une extrémité est obturée par une portion de culasse 5 (schématiquement évoquée sur la figure 1) qui se trouve ainsi en regard de la face supérieure 3 du piston 1. Le bol de piston 2 comporte sur sa face supérieure 3, une entrée de bol 6 présentant une restriction de diamètre, ou Lèvre 7. Elle s'étend à partir de Ladite lèvre 7, vers l'intérieur du bol de piston 2. Un ensemble de parois latérales 8 rentrantes dans te volume dudit bol de piston 2, se raccorde à un s fond de bol 9. Le fond de bot 9 comporte un bossage 10 formant une élévation, dans le volume du bol de piston 2, vers l'entrée de bol 6. Dans le mode de réalisation non Limitatif, illustré par les figures, Le bol de piston 2 est centré par rapport au cylindre 4, et le bossage 10 est centré par rapport au fond de bol 9. Le bossage 10 présente en outre un axe de io symétrie confondu avec t'axe Z des cylindre 4 et bol de piston 2. Pour des raisons de clarté, la description qui suit se Limite à ce mode particulier de réalisation du bol de piston. Toutefois, l'invention s'applique néanmoins, dans Les mêmes conditions à d'autres agencements ou géométries du bol de piston 2 et du cylindre 4. Dans la chambre de combustion selon l'invention, des encoches 11 sont réalisées dans la lèvre 7. Chacune des encoches 11 a la forme générale d'un cylindre de base sensiblement elliptique dont l'axe Z' est sensiblement parallèle audit axe Z du cylindre 4 et du bol de piston 2, et s'étend ainsi, à partir de la face supérieure 3 du piston 1, selon une direction sensiblement parallèle à celle de l'axe Z, vers te volume intérieur du bol de piston 2. Dans le plan de la face supérieure 3 du piston 1, chacune des encoches 11 s'étend, sensiblement radialement par rapport audit axe Z, dans la direction générale de la trajectoire d'un jet de carburant issu d'un orifice de ta buse d'injection d'un injecteur de carburant 12 (schématiquement évoqué sur La figure 1) placé sur la portion de culasse 5. Dans un plan sensiblement perpendiculaire à La face supérieure 3 du piston 1 et incluant l'axe Z, la paroi, 13, de chacune des encoches 11, la plus éloignée dudit axe Z, rejoint ta paroi latérale 8 du bol de piston 2 tangentiellement à la partie de plus grand diamètre du bol de piston 2. IL en résulte, au niveau de chacune des encoches 11, une longueur libre l2 pour un jet issu d'un orifice de la buse d'injection de l'injecteur de carburant 12 plus importante que La longueur libre 11 d'un jet de carburant issu d'un orifice de la buse d'injection dudit injecteur de carburant 12 qui ne serait pas orienté vers l'une desdites encoches 11. L'invention permet donc, sans modifier la forme générale du bol de piston 2 et sans affecter sensiblement le volume de celui-ci, d'optimiser la longueur libre des jets de carburant, avant impact sur une des parois 8 du bol de piston 2. Elle permet ainsi de limiter au mieux l'injection de carburant en dehors du bol par rebond desdits jets. Sur les figures, les encoches 11 ont toutes sensiblement les mêmes dimensions et sont régulièrement réparties sur le pourtour de la lèvre 7. En pratique, la répartition et les dimensions des encoches 11 sont principalement définies en fonction de la géométrie de la buse d'injection de l'injecteur de carburant 12. La disposition adoptée tient compte de la configuration des orifices d'injection de ladite buse, de manière que chacune des encoches 11 se trouve dans le prolongement de la direction de chacun des jets de carburants issus de chacun des orifices d'injection. Les encoches 11 peuvent donc être réparties de manière non régulière sur le pourtour de ladite lèvre 7. Comme indiqué plus haut, la description ci-dessus se rapporte à une configuration centrée et symétrique de l'ensemble cylindre 4 1 bol de piston 2 1 injecteur de carburant 12. Sans sortir du cadre de l'invention, ensemble cylindre 4 1 bol de piston 2 1 injecteur de carburant 12 peut être décentré ou dissymétrique. Dans ce cas, les distances entre la buse de l'injecteur 12 et la lèvre 7, ne sont pas toutes identiques. Les encoches 11 situées au plus près de ladite buse d'injection auront alors des dimensions plus importantes que les autres encoches 11, plus éloignées de ladite buse d'injection. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion formée par un cylindre (4), dont une extrémité est sensiblement obturée par une portion de culasse (5), et dans lequel se déplace un piston (1) dont la face supérieure (3) comporte un évidement formant sensiblement un bol de piston (2), la portion de culasse (5) comprenant au moins un injecteur de carburant (12) dont la buse d'injection comprend plusieurs orifices d'injection orientés dans des directions différentes, ao et le bol de piston (2) comprenant une entrée de bol (6) qui présente une lèvre (7) formant une restriction de diamètre de l'entrée de bol (6), un ensemble de parois latérales (8) et un fond de bol (9) se raccordant à aux parois latérales (8), caractérisée en ce que des encoches (11) sont ménagées dans la lèvre (7) de l'entrée de bol (6). 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des encoches (11) s'étend sensiblement dans le prolongement de la trajectoire d'un jet de carburant issu d'un orifice de la buse d'injection de l'injecteur de carburant (12). 3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que te nombre d'encoches (11) est sensiblement égal au nombre d'orifices d'injection de la buse de l'injecteur de carburant (12). 4. Chambre de combustion selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les dimensions de chacune des encoches (11) sont définies de manière à ne pas affecter sensiblement le volume intérieur du bol de piston (2). 5. Chambre de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chacune des encoches (11) a la forme générale d'un cylindre de base sensiblement elliptique dont une partie rejoint la paroi latérale (8) du bol de piston (2) tangentiellement à son grand diamètre intérieur. 6. Moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.