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FR2861136A1 - Piston pour chambre de combustion destinee a reduire les emissions de suies - Google Patents

Piston pour chambre de combustion destinee a reduire les emissions de suies Download PDF

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Abstract

Piston pour chambre de combustion de moteur à injection directe et à allumage par compression formée par un cylindre dans lequel un piston (14) est adapté à coulisser, le piston (14) présentant une cavité en forme de cuvette (18), la surface formant la cuvette (18) présentant un téton central (20) en saillie et une partie périphérique (23) entourée par une zone de chasse annulaire (24), caractérisée en ce que la zone de chasse (24) comprend une rainure de forme déterminée pour créer un mouvement aérodynamique de recirculation lors de combustion.

Description

1 2861136
Piston pour chambre de combustion destinée à réduire les émissions de suies La présente invention se rapporte à un piston pour une chambre de combustion de moteur multicyiindre à injection directe et à allumage par compression selon le cycle Diesel, destinée à réduire les émissions de suies.
Les chambres de combustion destinées aux moteurs à allumage par compression sont formées par un cylindre dans lequel un piston est Io adapté à coulisser, ledit cylindre étant obturé par une portion de culasse disposée au regard d'une paroi libre dudit piston.
Différentes formes de paroi libre de piston ont été proposées, tant dans le but d'améliorer le rendement du moteur que dans celui d'augmenter la combustion des suies pour limiter les émissions de fumées.
On connaît d'après le document EP 1217 186 un type de chambre de combustion dont la paroi libre du piston est usinée de façon à présenter une surface formant bol. Cette surface formant bol présente un téton central en saillie et une partie périphérique entourée par une zone de chasse annulaire. Selon ce document, le bol est sensiblement en forme de cuvette.
Un injecteur centra! permet d'injecter le carburant selon un angle de nappe de carburant dite étroite, c'est-à-dire généralement compris entre 40 et 100 et au plus égal à 120 .
Même si l'utilisation d'un injecteur à angle de nappe étroit associé avec une chambre de combustion du type de celle décrit dans le document EP 1 217 186 permet de réduire les niveaux de polluants lors des fonctionnements à charge partielle, les performances sont limitées par l'utilisation d'une nappe de carburant étroite, lors des fonctionnements 3D en pleine charge.
2 2861136 Un objet de la présente invention est de proposer une chambre de combustion qui permette à la fois une réduction des niveaux de polluants à charge partielle et des hautes performances à pleine charge.
Ce but est atteint par un piston pour chambre de combustion de s moteur à injection directe et à allumage par compression formée par un cylindre dans lequel un piston est adapté à coulisser, le piston présentant une cavité en forme de cuvette, la surface formant fa cuvette présentant un téton central en saillie et une partie périphérique entourée par une zone de chasse annulaire, caractérisé en ce que la zone de chasse t0 comprend une rainure de forme déterminée pour créer un mouvement aérodynamique de recirculation lors de combustion.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux ts dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un piston selon l'invention; et, - la Figure 2 représentent une vue schématique en coupe selon l'axa AA' de la figure 1.
L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1 et 2, dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à allumage par compression, une forme de révolution a été usinée dans le piston 14 pour former une cavité 10. La chambre de combustion est également délimitée par une portion 12 d'une culasse à front plat, laquelle referme un cylindre dans lequel le piston 14 peut coulisser.
Lorsque l'on choisit d'utiliser un injecteur 19 de carburant avec un angle de nappe C étroit, la cavité 10 est sensiblement en forme de cuvette 18, c'est-à-dire avec une paroi périphérique 23 de forme évasée. A titre d'exemple on peut choisir une forme de cavité de piston telle décrite dans le document EP 1217186.
La cavité 10 est comprend un téton 20 en saillie du fond de la cuvette 18.
3 2861136 L'association d'un injecteur 19 à nappe C étroite et d'une cavité 10 en forme de cuvette est utilisée pour des moteurs à combustion interne à allumage par compression fonctionnement en combustion homogène à charge partielle. En effet, avec une nappe C de carburant étroite, il est s possible de procédé à des injections de carburant précoces et donc d'obtenir un mélange homogène dans la chambre de combustion lors de l'auto-inflammation et de la combustion. La combustion homogène permet de réduire le niveau de polluants tels que les oxydes d'azote.
La paroi périphérique 23 est entourée par une zone de chasse io annulaire 24 joignant la paroi interne du cylindre. La zone de chasse est sensiblement parallèle à la portion de culasse 12 située en vis-à-vis.
Selon une caractéristique de l'invention, la zone de chasse 24 comprend une rainure 30 annulaire. Cette rainure 30 est destinée à générer un mouvement de recirculation dans la zone de chasse de sorte is que l'oxygène situé dans cette zone revienne vers le centre de la chambre de combustion. En l'absence de rainure 30, lors de la descente du piston, il se crée un mouvement aérodynamique appelé de chasse inverse qui a pour effet de diriger la combustion dans la zone de chasse et donc d'emprisonner une partie de l'oxygène non consommer contre la paroi du cylindre.
La forme de la rainure 30 est choisi pour provoquer un mouvement de convection dans la zone de chasse ayant pour effet de ramener l'oxygène vers le centre du piston.
Grâce à ce mouvement de recirculation, l'oxygène est mélangé aux suies créées par la combustion ce qui favorise la post oxydation des suies et permet donc de reculer le seuil d'apparition de fumée à l'échappement. il est alors possible d'améliorer les performances.
Selon la variante de réalisation représentée, le profil de la rainure est sensiblement un triangle formé par deux segments de droite. Le premier segment de droite 31 situé le plus proche de l'axe A du piston forme un angle a déterminé avec l'axe A du piston. Le deuxième segment de droite 32 situé le plus proche de la paroi du cylindre forme un angle 4 2861136 déterminé avec une perpendiculaire à l'axe A du piston. Les angles oc et g sont déterminés par calculs et/ou par essais et sont compris entre 5 et 45 Afin d'induire le mouvement de recirculation la partie la plus profonde de la rainure 30 est située dans la moitié de rainure 30 la plus proche le l'axe A du piston 14. De même, la rainure 30 peut être positionnée sensiblement de façon coaxiale avec l'axe A du piston et/ou sensiblement au milieu de la zone de chasse 24.
La profondeur ainsi que la largeur de la rainure sont déterminées t o par calculs et/ou essais. La profondeur est comprise entre 1 et 5mm et la largeur est comprise entre 0,2 x (Alésage Dbol et 0,8 Alésage Dbol mm 2 - ,8 x 2 Où l'alésage correspond au diamètre du piston et où Dbol 15 correspond au diamètre d'ouverture de la cavité.
Afin de maintenir un taux de compression constant par rapport à un piston ne comprenant pas de rainure, le volume du téton 20 central peut être augmenté d'un volume équivalent au volume de la rainure 30.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Piston pour chambre de combustion de moteur à injection directe et à allumage par compression formée par un cylindre dans lequel un piston (14) est adapté à coulisser, le piston (14) présentant une cavité en forme de cuvette (18), la surface formant la cuvette (18) présentant un téton central (20) en saillie et une partie périphérique (23) entourée par une zone de chasse annulaire (24), caractérisée en ce que la zone de chasse (24) comprend une rainure de forme déterminée pour créer un io mouvement aérodynamique de recirculation lors de combustion.
2. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie la plus profonde de la rainure est située dans la moitié de la rainure la plus proche de l'axe du piston.
3. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le profil de la rainure est formé par un premier segment de droite situé le plus proche de l'axe du cylindre et formant un angle déterminé avec l'axe du piston et par un deuxième segment de droite situé le plus loin de l'axe du cylindre et formant un angle déterminé avec une perpendiculaire à l'axe du piston.
4. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle entre le premier segment de droite et l'axe du piston est compris entre 5 et 45 .
5. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'angle entre le deuxième segment de droite et une 25 perpendiculaire à l'axe du piston est compris entre 5 et 45 .
6. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 3, caractérisé en ce que la profondeur de la rainure est comprise entre 1 et 5mm.
2861136 6
7. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rainure est placée sensiblement au milieu de la zone de chasse.
8. Piston pour chambre de combustion selon la revendication 3, 5 caractérisé en ce que la largeur de la rainure est comprise entre 0,2 r Alésage Dbol et 0 l " Alésage Dbol 2 x J,8 x mm. 2 2
Où l'alésage correspond au diamètre du piston et où Dbol correspond au diamètre d'ouverture de la cavité.
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