FR2901577A3

FR2901577A3 - Internal combustion engine`s piston, has transverse wall with internal cavity containing refrigerant fluid, and including annular part that extends skirt continuously on assembly of its circumference, in plan normal to translation axis

Info

Publication number: FR2901577A3
Application number: FR0604755A
Authority: FR
Inventors: Daniel Passerel; Olivier Poussin
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-11-30

Abstract

The piston (10) has a transverse wall (13) surrounded by a peripheral skirt (18) and including an internal cavity (30) containing a refrigerant fluid. The cavity has an annular part (32) that extends the skirt continuously on an assembly of its circumference, in a plan normal to a translation axis (V). An upper surface of the wall is hollow for forming a combustion seat (19). The cavity has a central part (31) extending partially below the seat. The annular part is extended around the seat. The skirt has grooves (20) to accommodate annular segments namely top ring (21) and oil ring (23).

Description

Du fait du mouvement alternatif rapide du piston dans son cylindre, lesDue to the rapid reciprocating movement of the piston in its cylinder, the

segments annulaires du piston sont également soumis à de fortes contraintes thermiques qui proviennent du frottement des segments annulaires sur la paroi latérale du cylindre et qui se transmettent à la jupe périphérique du piston. annular segments of the piston are also subjected to high thermal stresses which come from the friction of the annular segments on the side wall of the cylinder and which are transmitted to the peripheral skirt of the piston.

En raison de ces sollicitations thermiques importantes, le piston à tendance à se gripper dans le cylindre dans lequel il coulisse. Il est alors souhaitable de diminuer le plus possible les contraintes thermiques auxquelles est soumis le piston. Pour cela, plusieurs techniques sont actuellement utilisées. Il est par exemple connu d'utiliser un gicleur d'huile de refroidissement destiné à projeter un jet d'huile de refroidissement sur la face inférieure de la paroi transversale du piston. Afin d'optimiser ce refroidissement par huile, un canal de refroidissement peut être aménagé dans la paroi transversale du piston. Le gicleur d'huile est alors disposé en face de l'entrée de ce canal de refroidissement. Because of these significant thermal stresses, the piston has a tendency to seize in the cylinder in which it slides. It is then desirable to reduce as much as possible the thermal stresses to which the piston is subjected. For this, several techniques are currently used. It is for example known to use a cooling oil nozzle for projecting a jet of cooling oil on the underside of the transverse wall of the piston. To optimize this oil cooling, a cooling channel can be arranged in the transverse wall of the piston. The oil nozzle is then disposed opposite the inlet of this cooling channel.

Cependant, l'impact du jet d'huile ne permet pas d'assurer une circulation satisfaisante de l'huile dans le canal de refroidissement. Par ailleurs, ce dernier doit présenter une géométrie simple et continue de sorte que l'huile puisse s'écouler correctement dedans. Un tel canal de refroidissement ne peut donc pas couvrir toute la surface de la paroi transversale du piston, laissant des zones du piston mal refroidies. Afin d'optimiser autrement le refroidissement du piston, on connaît du document JP 62 96762 un piston formé par le soudage de deux éléments moulés, de manière à définir entre ces deux éléments une cavité intérieure fermée, formée de trois parties, et renfermant une substance de refroidissement présentant une bonne conductibilité thermique. Plus précisément, deux des parties de la cavité forment des arcs de cercle s'étendant le long de la jupe périphérique du piston, sur une partie seulement de sa périphérie. La troisième partie forme un canal de liaison entre ces deux premières parties ; ce canal présente une section oblongue et est disposé sous la face supérieure de la paroi transversale du piston. L'inconvénient principal d'un tel piston est que, les deux parties en arcs de cercle de la cavité ne s'étendant pas sur la circonférence complète de la jupe périphérique du piston, elles ne permettent donc pas de refroidir uniformément ni les segments annulaires rapportés sur le piston, ni la jupe périphérique du piston, ni même sa paroi transversale. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un piston pourvu d'une cavité de refroidissement adaptée à refroidir uniformément et correctement le piston dans son ensemble, ainsi que les segments annulaires qui lui sont rapportés. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un piston tel que défini dans l'introduction, dans lequel la cavité comporte une partie annulaire qui longe continûment la jupe périphérique sur l'ensemble de son pourtour. Ainsi, grâce à l'invention, le fluide de refroidissement est mieux réparti par rapport au volume du piston, et en particulier par rapport à sa jupe périphérique, si bien que l'ensemble du corps du piston est uniformément refroidi, ne laissant pas de zones soumises à de trop fortes contraintes thermiques. Cette meilleure répartition du fluide de refroidissement offre en outre alors une meilleure surface d'échange thermique avec la jupe périphérique du piston. Le refroidissement du piston est ainsi amélioré et le risque de grippage du piston dans le cylindre est dirninué. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, la face supérieure de la paroi transversale est creusée pour réaliser un siège de combustion, et la cavité comporte une partie centrale qui s'étend au moins partiellement en dessous du siège de combustion. Ce creux dans la paroi transversale du piston confère à cette paroi une surface d'échange thermique particulièrement importante par laquelle se réalisent les transferts de chaleur depuis la chambre de combustion vers le piston. En outre, l'explosion du mélange de gaz et de carburant se fait dans le siège de la combustion si bien que cette zone du piston est soumise à de très fortes contraintes thermiques. La partie centrale de la cavité permet alors de s'assurer que cette zone du piston est particulièrement bien refroidie. However, the impact of the oil jet does not ensure a satisfactory circulation of the oil in the cooling channel. Moreover, the latter must have a simple and continuous geometry so that the oil can flow properly into it. Such a cooling channel can not therefore cover the entire surface of the transverse wall of the piston, leaving areas of the piston poorly cooled. In order otherwise to optimize the cooling of the piston, document JP 62 96762 discloses a piston formed by the welding of two molded elements, so as to define between these two elements a closed internal cavity, formed of three parts, and enclosing a substance cooling having good thermal conductivity. More specifically, two of the parts of the cavity form arcs extending along the peripheral skirt of the piston, only part of its periphery. The third part forms a connecting channel between these first two parts; this channel has an oblong section and is disposed under the upper face of the transverse wall of the piston. The main disadvantage of such a piston is that, the two arcuate portions of the cavity do not extend over the entire circumference of the peripheral skirt of the piston, they therefore do not allow to uniformly cool the annular segments reported on the piston, or the peripheral skirt of the piston, or even its transverse wall. OBJECT OF THE INVENTION In order to overcome the aforementioned drawbacks of the state of the art, the present invention proposes a piston provided with a cooling cavity adapted to uniformly and correctly cool the piston as a whole, as well as the annular segments which are reported to him. More particularly, it is proposed according to the invention a piston as defined in the introduction, wherein the cavity comprises an annular portion which runs continuously around the peripheral skirt over its entire periphery. Thus, thanks to the invention, the cooling fluid is better distributed with respect to the volume of the piston, and in particular with respect to its peripheral skirt, so that the entire body of the piston is uniformly cooled, leaving no areas subject to excessive thermal stress. This better distribution of the cooling fluid furthermore provides a better heat exchange surface with the peripheral skirt of the piston. The cooling of the piston is thus improved and the risk of seizure of the piston in the cylinder is reduced. According to a first advantageous characteristic of the invention, the upper face of the transverse wall is hollowed out to make a combustion seat, and the cavity comprises a central part which extends at least partially below the combustion seat. This hollow in the transverse wall of the piston gives this wall a particularly important heat exchange surface through which the heat transfer from the combustion chamber to the piston is carried out. In addition, the explosion of the mixture of gas and fuel is in the seat of the combustion so that this area of the piston is subjected to very high thermal stresses. The central portion of the cavity then makes it possible to ensure that this area of the piston is particularly well cooled.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la partie annulaire de la cavité s'étend autour du siège de combustion. Ainsi, les deux parties centrale et annulaire de la cavité servent à refroidir cette zone la plus chaude du piston qu'est le siège de combustion. According to another advantageous characteristic of the invention, the annular portion of the cavity extends around the combustion seat. Thus, the two central and annular portions of the cavity serve to cool this hottest zone of the piston that is the combustion seat.

Avantageusement, le piston présente un axe de translation, et la partie centrale de la cavité comporte un axe de révolution confondu avec l'axe de translation du piston. Dans l'état de la technique exposé par le document JP 62 96762, la troisième partie de la cavité, le canal de liaison, présente une forme ne lui permettant pas de s'étendre uniformément sous le siège de combustion. Des zones de la paroi transversale du piston ne sont ainsi pas correctement refroidies. L'invention propose quant à elle que la partie centrale de la cavité présente un axe de révolution afin de répartir au mieux les contraintes thermiques dans l'ensemble du siège du piston. Selon un mode de réalisation de l'invention, les parties centrale et annulaire de la cavité sont indépendantes l'une de l'autre. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cavité comprend des moyens de communication reliant les parties centrale et annulaire de la cavité. Advantageously, the piston has a translation axis, and the central portion of the cavity has an axis of revolution coincident with the axis of translation of the piston. In the state of the art disclosed in JP 62 96762, the third part of the cavity, the connecting channel, has a shape that does not allow it to extend evenly under the combustion seat. Areas of the transverse wall of the piston are thus not properly cooled. The invention proposes that the central portion of the cavity has an axis of revolution to distribute the thermal stresses in the entire seat of the piston. According to one embodiment of the invention, the central and annular parts of the cavity are independent of one another. According to another embodiment of the invention, the cavity comprises communication means connecting the central and annular portions of the cavity.

Ainsi, le fluide réfrigérant peut circuler dans l'ensemble de la cavité, des zones les plus froides aux zones les plus chaudes, assurant ainsi une bonne répartition des contraintes thermiques dans le piston, et par conséquent un meilleur refroidissement de ce dernier. Avantageusement selon ce mode, les moyens de communication comportent au moins un canal débouchant, d'un côté, dans la partie centrale de la cavité, et, de l'autre, dans la partie annulaire de la cavité. En variante, les moyens de communication comportent une partie de liaison annulaire s'étendant entre la périphérie extérieure de la partie centrale de la cavité et la périphérie intérieure de la partie annulaire de la cavité. Thus, the refrigerant can circulate throughout the cavity, from the coldest areas to the hottest areas, thus ensuring a good distribution of thermal stresses in the piston, and therefore a better cooling of the latter. Advantageously according to this mode, the communication means comprise at least one channel opening, on one side, in the central part of the cavity, and, on the other, in the annular part of the cavity. Alternatively, the communication means comprise an annular connecting portion extending between the outer periphery of the central portion of the cavity and the inner periphery of the annular portion of the cavity.

Ainsi, le fluide réfrigérant peut circuler librement dans l'ensemble de la cavité du piston pour répartir au mieux les contraintes thermiques dans l'ensemble du piston. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la jupe périphérique présente au moins une gorge destinée à accueillir au moins un segment annulaire, et la partie annulaire de la cavité présente une hauteur supérieure à la hauteur sur laquelle s'étend ladite gorge. Pour permettre la dilatation du piston et assurer le graissage de la face latérale du cylindre, le diamètre du piston est inférieur à celui du cylindre. Afin que les gaz ne descendent pas depuis la chambre de combustion vers le carter d'huile du moteur situé en dessous du piston, il convient d'assurer l'étanchéité entre le piston et le cylindre. Cette étanchéité est réalisée au moyen de segments annulaires logés dans des gorges exécutées sur la périphérie de la tête du piston et dont la coupe en biais leur assure une certaine élasticité. Thus, the coolant can flow freely throughout the piston cavity to distribute the thermal stresses in the entire piston. According to another advantageous characteristic of the invention, the peripheral skirt has at least one groove intended to accommodate at least one annular segment, and the annular portion of the cavity has a height greater than the height on which said groove extends. To allow expansion of the piston and lubricate the side face of the cylinder, the diameter of the piston is smaller than that of the cylinder. In order that the gases do not descend from the combustion chamber to the engine oil sump located below the piston, the seal between the piston and the cylinder must be sealed. This seal is achieved by means of annular segments housed in grooves made on the periphery of the piston head and whose bias cut ensures them a certain elasticity.

Généralement, la face externe de la jupe périphérique du piston est creusée sur son pourtour d'au moins trois gorges situées à des hauteurs différentes et destinées à accueillir chacune un desdits segments annulaires. Ces segments annulaires sont tous amenés à chauffer en frottant contre la paroi latérale du cylindre. Selon l'invention, la partie annulaire de la cavité est prévue pour s'étendre suffisamment en hauteur afin d'être disposée à proximité dé chacun des segments. Le fluide réfrigérant de cette portion annulaire est ainsi adapté à convenablernent refroidir chacun des segments du piston. Par ailleurs, si la face latérale du piston est creusée d'une seule gorge destinée à accueillir un anneau porte-segments, c'est-à-dire un anneau portant sur sa surface externe lesdits segments annulaires, la hauteur de la partie annulaire de la cavité est prévue pour être au moins aussi grande que la hauteur de la gorge. Elle est ainsi disposée à proximité de l'ensemble de cette dernière afin d'optimiser les échanges thermique entre le fluide réfrigérant et l'anneau porte-segments. Generally, the outer face of the peripheral skirt of the piston is hollowed around its periphery with at least three grooves located at different heights and intended to each accommodate one of said annular segments. These annular segments are all heated by rubbing against the side wall of the cylinder. According to the invention, the annular portion of the cavity is provided to extend sufficiently in height to be disposed close to each of the segments. The refrigerant fluid of this annular portion is thus adapted to suitably cool each of the piston rings. Moreover, if the lateral face of the piston is hollowed out by a single groove intended to receive a ring-segment holder, that is to say a ring bearing on its external surface said annular segments, the height of the annular portion of the cavity is intended to be at least as large as the height of the groove. It is thus disposed close to the whole of the latter in order to optimize the heat exchange between the refrigerant and the ring-segment holder.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le fluide réfrigérant comporte un sel à base de sodium. Les sels à base de sodium ont la propriété de changer de l'état solide à l'état liquide en absorbant une grande quantité d'énergie. Ils peuvent en outre restituer cette énergie en revenant à l'état solide. Ainsi, en fonction de la vitesse de translation du piston dans son cylindre, et en fonction de la température du mélange de gaz et de carburant dans la chambre de combustion, le fluide réfrigérant peu absorber de la chaleur durant le cycle d'explosion du moteur, puis restituer cette énergie à la face inférieure du piston pour qu'elle l'évacue. Préférentiellement, le piston est réalisé par moulage d'une seule pièce en acier trempé. La répartition des contraintes mécaniques et thermiques est ainsi optimale. According to another advantageous characteristic of the invention, the refrigerant fluid comprises a salt based on sodium. The sodium-based salts have the property of changing from the solid state to the liquid state by absorbing a large amount of energy. They can also restore this energy by returning to the solid state. Thus, depending on the speed of translation of the piston in its cylinder, and depending on the temperature of the mixture of gas and fuel in the combustion chamber, the coolant can absorb heat during the explosion cycle of the engine , then restore this energy to the underside of the piston so that it evacuates. Preferably, the piston is made by molding a single piece of hardened steel. The distribution of mechanical and thermal stresses is thus optimal.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. DETAILED DESCRIPTION OF AN EXEMPLARY EMBODIMENT The following description with reference to the accompanying drawings, given as non-limiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved.

Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe d'un cylindre-moteur comprenant un piston selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du piston de la figure 1 ; la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du piston de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation du piston de la figure 1. En préliminaire, on notera que, d'une figure à l'autre, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation de l'invention seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une section d'un bloc moteur d'un moteur à combustion interne 1, ici à allumage commandé. Ce bloc moteur comporte un bloc-cylindres 3 pourvu de quatre cylindres 3A en ligne d'axes V verticaux. Ce bloc-cylindres 3 est raccordé sur sa partie inférieure à un carter d'huile 4, et, sur sa partie supérieure, à une culasse 2. Cette culasse 2 présente un corps globalement parallélépipédique. Plus précisément, le corps de la culasse 2 comporte une face inférieure présentant quatre renflements intérieurs qui forment quatre têtes de cylindre destinées à fermer les extrémités supérieures des quatre cylindres 3A du bloc-cylindres 3. Ces têtes de cylindre présentent ici chacune une forme de cône dont le sommet est tourné vers la face supérieure de la culasse 2. In the accompanying drawings: - Figure 1 is an overall sectional view of a motor cylinder comprising a piston according to the invention; FIG. 2 is a partial view in longitudinal section of a first embodiment of the piston of FIG. 1; Figure 3 is a partial longitudinal sectional view of an alternative embodiment of the piston of Figure 2; and FIG. 4 is a partial view in longitudinal section of a second embodiment of the piston of FIG. 1. As a preliminary, it will be noted that, from one figure to another, the identical or similar elements of the different modes embodiments of the invention will, as far as possible, referenced by the same reference signs and will not be described each time. In Figure 1, there is shown schematically a section of a motor unit of an internal combustion engine 1, here spark ignition. This engine block comprises a cylinder block 3 provided with four cylinders 3A in line with vertical V axes. This cylinder block 3 is connected on its lower part to an oil sump 4, and on its upper part, to a cylinder head 2. This cylinder head 2 has a generally parallelepiped body. More specifically, the body of the yoke 2 has a lower face having four internal bulges which form four cylinder heads intended to close the upper ends of the four cylinders 3A of the cylinder block 3. These cylinder heads here each have a cone shape whose top is turned towards the upper face of the breech 2.

Une bougie d'allumage 5 est agencée au sommet de chaque tête de cylindre et débouche dans le cylindre 3A associé. Chaque cylindre 3A est ici pourvu d'un ouverture d'admission et d'une ouverture d'échappement disposées en vis-à-vis sur chaque tête de cylindre, à partir desquelles prennent naissance un conduit d'admission et un conduit d'échappement. Ces derniers sont adaptés à être respectivement obturés par une soupape d'admission 6 et une soupape d'échappement 7 pour réguler le débit d'arrivée d'air ou de sortie de gaz brûlés dans chaque cylindre 3A du bloc-cylindres 3 du moteur à combustion interne 1. A spark plug 5 is arranged at the top of each cylinder head and opens into the associated cylinder 3A. Each cylinder 3A is here provided with an inlet opening and an exhaust opening arranged vis-a-vis on each cylinder head, from which an intake duct and an exhaust duct originate. . The latter are adapted to be respectively closed by an intake valve 6 and an exhaust valve 7 to regulate the flow of air inlet or exhaust gas burned in each cylinder 3A of the cylinder block 3 of the engine to internal combustion 1.

Un piston 10, logé dans chaque cylindre 3A, est adapté à coulisser le long de la paroi latérale de chaque cylindre 3A selon un mouvement rectiligne alternatif d'axe de translation V confondu avec l'axe du cylindre 3A associé. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, le piston 10 comporte une paroi transversale 13 s'étendant selon un plan orthogonal à l'axe de translation V. Cette paroi transversale 13 est entourée d'une jupe périphérique 18 cylindrique creuse. Une extrémité de la jupe périphérique 18 est ainsi fermée par la paroi transversale 13. Comme le montre la figure 1, la face supérieure de la paroi transversale 13 du piston 10 est tournée vers la tête de cylindre du cylindre 3A associé, tandis que sa face inférieure est tournée vers le carter d'huile 4. Ce dernier peut éventuellement comporter des gicleurs d'huile (non représentés) assurant le refroidissement de cette face inférieure en projetant de l'huile dessus. La face externe de la jupe périphérique du piston 10 est quant à elle adaptée à coulisser le long de la paroi latérale du cylindre 3A associé. A piston 10, housed in each cylinder 3A, is adapted to slide along the side wall of each cylinder 3A in a rectilinear reciprocating translation axis V coincident with the axis of the associated cylinder 3A. As shown more particularly in Figure 2, the piston 10 has a transverse wall 13 extending in a plane orthogonal to the translation axis V. This transverse wall 13 is surrounded by a hollow cylindrical peripheral skirt 18. One end of the peripheral skirt 18 is thus closed by the transverse wall 13. As shown in FIG. 1, the upper face of the transverse wall 13 of the piston 10 is turned towards the cylinder head of the associated cylinder 3A, whereas its face bottom plate is turned towards the oil sump 4. The latter may optionally comprise oil nozzles (not shown) for cooling the underside by projecting oil on it. The outer face of the peripheral skirt of the piston 10 is in turn adapted to slide along the side wall of the associated cylinder 3A.

Les cylindres 3A délimitent ainsi, avec leurs têtes de cylindre et avec les parois transversales des pistons 10, une chambre de combustion 8. La jupe périphérique du piston 10 est percée transversalement, du côté de son extrémité ouverte, de deux ouvertures disposées en vis-à-vis selon un même diamètre de la jupe. Ces deux ouvertures accueillent un axe de piston 11 lié à une extrémité d'une bielle 9A. L'autre extrémité de cette bielle 9A est liée, par l'intermédiaire d'une liaison excentrique, à un vilebrequin 9. Ainsi, le mouvement rectiligne alternatif du piston 10 permet d'entraîner en rotation le vilebrequin 9 du moteur à combustion interne 1. Comme l'illustre la figure 2, la paroi transversale 13 du piston 10 est creusée pour réaliser un siège de combustion 19 au sein duquel se réalise l'inflammation du mélange de carburant et de gaz provenant de la conduite d'admission. Le siège de combustion 19 est situé au centre de la paroi transversale 13 du piston 10. Il présente en son centre une partie conique 14 centrée sur l'axe de translation V et tournée vers la chambre de combustion, dont l'angle au sommet est très ouvert. Il présente, autour de la base de cette partie conique 14, une partie torique 15 en creux. La section de ce tore creux forme un arc de trois-quarts de cercle, dont une extrémité est raccordée à la base de la partie conique 14, et dont l'autre est raccordée à la base d'une partie cylindrique 16 en creux et d'axe confondu avec l'axe de translation V. Le sommet de cette partie cylindrique 16 débouche sur une partie plane 12 du piston 10. Cette dernière s'étend dans un plan normal à l'axe de translation V, et raccorde le sommet de la partie cylindrique 16 et la jupe périphérique 18 du piston 10. The cylinders 3A thus delimit, with their cylinder heads and with the transverse walls of the pistons 10, a combustion chamber 8. The peripheral skirt of the piston 10 is pierced transversely, on the side of its open end, with two openings arranged in opposite to the same diameter of the skirt. These two openings accommodate a piston pin 11 connected to one end of a connecting rod 9A. The other end of this connecting rod 9A is connected, via an eccentric connection, to a crankshaft 9. Thus, the reciprocating rectilinear movement of the piston 10 makes it possible to rotate the crankshaft 9 of the internal combustion engine 1 As illustrated in FIG. 2, the transverse wall 13 of the piston 10 is hollowed out to make a combustion seat 19 in which the mixture of fuel and gas coming from the intake pipe is ignited. The combustion seat 19 is located in the center of the transverse wall 13 of the piston 10. It has at its center a conical portion 14 centered on the translation axis V and facing the combustion chamber, whose angle at the apex is very open. It has, around the base of this conical portion 14, a hollow portion 15 hollow. The section of this hollow torus forms an arc of three-quarter circle, one end of which is connected to the base of the conical portion 14, and the other of which is connected to the base of a hollow cylindrical portion 16 and axis coinciding with the translation axis V. The apex of this cylindrical portion 16 opens on a flat portion 12 of the piston 10. The latter extends in a plane normal to the translation axis V, and connects the vertex of the cylindrical portion 16 and the peripheral skirt 18 of the piston 10.

La face externe de la jupe périphérique 18 présente, du côté de son extrémité fermée par la paroi transversale 13, trois gorges 20 périphériques s'étendant chacune dans un plan normal à l'axe de translation V. La gorge centrale est disposée à mi-hauteur entre les deux autre gorges (voir figures 2 et 4). The outer face of the peripheral skirt 18 has, on the side of its end closed by the transverse wall 13, three circumferential grooves 20 each extending in a plane normal to the translation axis V. The central groove is disposed at half height between the other two grooves (see Figures 2 and 4).

Chacune de ces gorges 20 accueille un segment annulaire 21, 22, 23 de type différent : - un segment en contact avec le mélange de gaz, appelé segment de feu 21 ; lors de l'explosion du mélange de gaz dans la chambre de combustion, ce segment est plaqué contre le piston 10 dans sa gorge 20 et contre la paroi latérale du cylindre, ce qui assure une grande partie de l'étanchéité entre, d'une part, le mélange de gaz et de carburant présent dans la chambre de combustion, et, d'autre part, l'huile présente sur la paroi latérale du cylindre ; un segment d'étanchéité 22 qui assure l'étanchéité totale en arrêtant les gaz issus du mélange de gaz et de carburant qui seraient passés au-delà du segment de feu 21 ; et - un segment racleur 23 qui racle l'huile présente sur la paroi latérale du cylindre. En variante, comme le montre la figure 3, la face externe de la jupe périphérique 18 peut présenter, du côté de son extrémité fermée par la paroi transversale 13, une seule gorge 24 de hauteur importante et s'étendant dans un plan normal à l'axe de translation V. Selon cette variante, la gorge 24 accueille un anneau porte-segments 25 qui présente une forme de couronne de hauteur égale à la hauteur de la gorge 24 et de faible épaisseur. Cet anneau présente en outre sur sa face externe trois nervures périphériques constituant les segments annulaires précédemment décrits, à savoir les segments de feu 21, d'étanchéité 22 et racleur 23. Quoi qu'il en soit et comme le montre la figure 2, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la paroi transversale 13 du piston 10 comporte une cavité 30 intérieure, totalement fermée, qui renferme un fluide réfrigérant. Ce fluide réfrigérant est ici un sel composé de sodium qui présente une excellente conductibilité thermique. La cavité 30 est ici remplie de ce fluide réfrigérant. Elle pourrait en variante être seulement remplie en partie de ce fluide, l'autre partie étant composée d'air. Each of these grooves 20 accommodates an annular segment 21, 22, 23 of different type: a segment in contact with the gas mixture, called a fire segment 21; during the explosion of the gas mixture in the combustion chamber, this segment is pressed against the piston 10 in its groove 20 and against the side wall of the cylinder, which ensures a large part of the seal between, of a the mixture of gas and fuel in the combustion chamber, and the oil on the side wall of the cylinder; a sealing segment 22 which ensures complete sealing by stopping the gases from the mixture of gas and fuel which would have passed beyond the fire segment 21; and - a scraper segment 23 which scrapes the oil present on the side wall of the cylinder. Alternatively, as shown in Figure 3, the outer face of the peripheral skirt 18 may have, on its closed end side by the transverse wall 13, a single groove 24 of significant height and extending in a plane normal to the V translation axis. According to this variant, the groove 24 accommodates a segment-holder ring 25 which has a crown shape of height equal to the height of the groove 24 and of small thickness. This ring also has on its outer face three peripheral ribs constituting the annular segments previously described, namely the fire segments 21, sealing 22 and scraper 23. Anyway and as shown in Figure 2, according to a particularly advantageous feature of the invention, the transverse wall 13 of the piston 10 has a cavity 30 inner, fully closed, which contains a refrigerant. This cooling fluid is here a salt composed of sodium which has excellent thermal conductivity. The cavity 30 is here filled with this refrigerant fluid. It could alternatively be only partially filled with this fluid, the other part being composed of air.

Telle que représentée sur la figure 2, cette cavité 30 comporte trois parties distinctes. Elle comporte tout d'abord une partie annulaire 32 qui longe continûment la jupe périphérique 18 sur l'ensemble de son pourtour, dans un plan normal à l'axe de translation V. Cette partie annulaire présente une section rectangulaire qui s'étend en hauteur depuis une zone de la paroi transversale 13 située en dessous du segment racleur 23 jusqu'à une zone de la paroi transversale 13 située au-dessus du segment de feu 21. Cette section rectangulaire s'étend en largeur, d'un côté, à proximité des gorges 20 d'accueil des segments annulaires, et, de l'autre, à proximité de la partie torique 15 en creux de la paroi transversale 13 du piston 10. As shown in Figure 2, this cavity 30 has three distinct parts. It comprises firstly an annular portion 32 which runs continuously around the peripheral skirt 18 over its entire periphery, in a plane normal to the translation axis V. This annular portion has a rectangular section which extends in height from an area of the transverse wall 13 located below the scraper segment 23 to a zone of the transverse wall 13 situated above the fire segment 21. This rectangular section extends in width, on one side, to near the grooves 20 for receiving the annular segments, and, on the other, near the recessed portion 15 of the transverse wall 13 of the piston 10.

Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 3, la section rectangulaire de la partie annulaire 32 de la cavité 30 s'étend en hauteur depuis une zone de la paroi transversale 13 située en dessous de la paroi inférieure de la gorge 24 d'accueil de l'anneau porte-segments 25, jusqu'à une zone de la paroi transversale 13 située au-dessus de la paroi supérieure de cette même gorge 24. In the variant embodiment shown in FIG. 3, the rectangular section of the annular portion 32 of the cavity 30 extends in height from an area of the transverse wall 13 located below the lower wall of the reception groove 24. of the segment-holder ring 25, to a zone of the transverse wall 13 situated above the upper wall of this same groove 24.

La cavité 30 comporte en outre une partie centrale 31 s'étendant sous la partie conique 14 du siège de combustion 19. Cette partie centrale 31 présente un axe de révolution confondu avec l'axe de translation V. Sa face tournée vers le siège de combustion 19 est arrondie de manière à ce que l'épaisseur de la paroi séparant le siège de combustion 19 de la partie centrale 31 de la cavité 30 soit sensiblement constante et pas trop élevée, de sorte que les transferts thermiques depuis le siège de combustion 19 vers la cavité 30 se fassent facilement et rapidement. Sa face inférieure tournée vers le carter d'huile est quant à elle plane. The cavity 30 further comprises a central portion 31 extending under the conical portion 14 of the combustion seat 19. This central portion 31 has an axis of revolution coincident with the translation axis V. Its face facing the combustion seat 19 is rounded so that the thickness of the wall separating the combustion seat 19 from the central portion 31 of the cavity 30 is substantially constant and not too high, so that heat transfer from the combustion seat 19 to the cavity 30 are easily and quickly. Its lower face facing the oil pan is flat.

Avantageusement, comme le montrent les figures 2 et 3, la cavité 30 comprend des moyens de communication reliant les parties centrale 31 et annulaire 32 de la cavité 30. Tels que représentés sur la figure 2, ces moyens de communication sont formés par une troisième partie de la cavité 30, à savoir une partie de liaison annulaire 33 s'étendant entre la périphérie extérieure de la partie centrale 31 de la cavité 30 et la périphérie intérieure de la partie annulaire 32 de la cavité 30. Cette partie de liaison annulaire 33 s'étend selon un plan normal à l'axe de translation V et présente une faible hauteur. Sa face inférieure tournée vers le carter d'huile est ici confondue avec les faces inférieures des parties annulaire 32 et centrale 31 de la cavité 30. Ainsi, le fluide réfrigérant peut circuler dans l'ensemble de la cavité 30, des zones les plus froides aux zones les plus chaudes du piston, assurant ainsi une bonne répartition des contraintes thermiques dans le piston 10, et par conséquent un meilleur refroidissement de ce dernier. En variante, les moyens de communication reliant les parties centrale 31 et annulaire 32 de la cavité 30 peuvent comporter, comme le montre la figure 3, un canal 34 débouchant, d'un côté, dans la partie centrale 31 de la cavité 30, et, de l'autre, dans la partie annulaire 32 de la cavité 30. Advantageously, as shown in FIGS. 2 and 3, the cavity 30 comprises communication means connecting the central 31 and annular portions 32 of the cavity 30. As shown in FIG. 2, these communication means are formed by a third part of the cavity 30, namely an annular connection portion 33 extending between the outer periphery of the central portion 31 of the cavity 30 and the inner periphery of the annular portion 32 of the cavity 30. This annular connection portion 33 s extends in a plane normal to the translation axis V and has a low height. Its underside facing the oil sump is here merged with the lower faces of the annular 32 and central 31 of the cavity 30. Thus, the coolant can circulate throughout the cavity 30, the coldest areas to the hottest areas of the piston, thus ensuring a good distribution of thermal stresses in the piston 10, and therefore a better cooling of the latter. Alternatively, the communication means connecting the central 31 and annular 32 portions of the cavity 30 may comprise, as shown in Figure 3, a channel 34 opening on one side in the central portion 31 of the cavity 30, and on the other hand, in the annular portion 32 of the cavity 30.

Bien sûr, ces moyens de communication peuvent comprendre plusieurs canaux répartis sur la périphérie extérieure de la partie centrale 31 de la cavité 30. Quoi qu'il en soit, le canal 34 présente un axe normal à l'axe de translation V et raccorde les parties annulaire 32 et centrale 31 de la cavité 30 au niveau de leurs parois inférieures tournées vers le carter d'huile. Of course, these communication means may comprise several channels distributed on the outer periphery of the central portion 31 of the cavity 30. However, the channel 34 has an axis normal to the translation axis V and connects the annular portions 32 and central 31 of the cavity 30 at their lower walls facing the oil sump.

Préférentiellement, le piston est réalisé par moulage d'une seule pièce en acier trempé. La répartition des contraintes mécaniques et thermiques dans le piston 10 est ainsi optimale. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 4, les parties centrale 31 et annulaire 32 de la cavité 30 sont indépendantes l'une de l'autre. Le piston 10 est ainsi dépourvu de moyens de communication entre les deux parties de sa cavité 30. Chacune des parties centrale 31 et annulaire 32 de la cavité 30 est alors remplie de son propre fluide réfrigérant. Preferably, the piston is made by molding a single piece of hardened steel. The distribution of the mechanical and thermal stresses in the piston 10 is thus optimal. According to a second embodiment of the invention shown in FIG. 4, the central 31 and annular portions 32 of the cavity 30 are independent of one another. The piston 10 is thus devoid of communication means between the two parts of its cavity 30. Each of the central 31 and annular portion 32 of the cavity 30 is then filled with its own refrigerant.

La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. The present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant within his mind.

Claims

A piston (10) of an internal combustion engine (1) having a transverse wall (13) which is surrounded by a cylindrical peripheral skirt (18) and which has a closed cavity (30) enclosing a cooling fluid, characterized in that that the cavity (30) comprises an annular portion (32) which runs continuously around the peripheral skirt (18) over its entire periphery.

2. Piston (10) according to the preceding claim, characterized in that the upper face of the transverse wall (13) is hollowed to produce a combustion seat (19), and the cavity (30) comprises a central portion (31). which extends at least partially below the combustion seat (19).

3. Piston (10) according to the preceding claim, characterized in that the annular portion (32) of the cavity (30) extends around the combustion seat (19).

4. Piston (10) according to one of the two preceding claims, characterized in that the central portion (31) and annular (32) of the cavity (30) are independent of one another.

5. Piston (10) according to one of claims 2 and 3, characterized in that the cavity (30) comprises communication means (33; 34) connecting the central portion (31) and annular (32) of the cavity (30).

6. Piston (10) according to the preceding claim, characterized in that the communication means comprise at least one channel (34) opening, on one side, in the central portion (31) of the cavity (30), and, on the other, in the annular portion (32) of the cavity (30).

7. Piston (10) according to claim 5, characterized in that the communication means comprise an annular connecting portion (33) extending between the outer periphery of the central portion (31) of the cavity (30) and the inner periphery of the annular portion (32) of the cavity (30).

8. Piston (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the peripheral skirt (18) has at least one groove (20; 24) intended to accommodate at least one annular segment (21, 22, 23; ), and the annular portion (32) of the cavity (30) has a height greater than the height on which said groove (20; 24) extends.

9. Piston (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (10) has a translation axis (V), and the central portion (31) of the cavity (30) comprises an axis of revolution coincides with the translation axis (V) of the piston (10).

10. Piston (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant comprises a salt based on sodium.

11. Piston (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it is made by molding a single piece of hardened steel.

12. Internal combustion engine (1) comprising a cylinder block (3) provided with at least one cylinder (3A) cooperating with a piston (10) according to any one of the preceding claims.