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La présente invention se rapporte à un piston en métal léger pour moteurs à combustion, dont la chambre de combustion est constituée par un corps inclus préfabriqué et noyé dans la tête du piston lors de la coulée de celui-ci.
Pour utiliser tout à fait avantageusement le combusti- ble, il est connu de réaliser les chambres de combustion de diffé- rentes manières. Elles sont généralement sphériques. Cette forme est choisie de préférence pour les pistons de moteurs Diesel. Tou- tefois, les chambres de combustion sphériques peuvent aussi éven-
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tuellement être aplaties et sont alors en forme de poire. La réalisation de telles chambres de combustion ne présente pas de difficultés, si la section transversale de l'ouverture de la tête du piston est suffisamment grande pour qu'on puisse y placer un noyau d'acier ou le cas échéant un noyau de sable.
Il est également possible de réaliser la chambre de combustion sphérique en tôle, c'est-à-dire de la préfabriquer et de la noyer dans le fond du piston. Une telle manière de procéder a l'avantage de permettre d'effectuer préalablement une détermination volumétrique exacte avant la coulée.
On a découvert que la température des parois de ces chambres de combustion influence très sensiblement le fonction- nement du moteur. La consommation de combustible et le type de combustion, sont déterminés de façon prépondérante par la tempé- rature superficielle intérieure de la chambre de combustion. La température de la face intérieure du corps formant la chambre de combustion doit être réglée de façon à varier entre la température de la tête du piston, donc la température du matériau du piston, et une température qui éventuellement est deux ou trois fois celle-ci. La température de la chambre -de combustion à maintenir dans chaque cas est obtenue, suivant l'invention, par le choix du . matériau et un calcul correspondant de l'épaisseur de la paroi du corps inclus formant chambre de combustion, à noyer dans le piston.
Il faut alors veiller à ce que la température de la paroi inté- rieure de la chambre de combustion ne soit égale à celle du maté- riau du piston qu'à quelques endroits.
Comme matériau pour le corps sphérique formant la cham- @ bre de combustion, on peut choisir du cuivre, c'est-à-dire un matériau métallique à haute conductibilité thermique. Si, par contre, on utilise un matériau à conductibilité thermique moindre que celle que possède le matériau du piston, il faut qu'il soit
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revêtu d'une couche isolante sur la surface sphérique formant la paroi de l'enveloppe extérieure, et cela avant la coulée du piston.
Suivant les conditions existantes, cette couche peut être appliquée en différentes-épaisseurs. Elle peut éventuellement être entière- ment supprimée près de l'ouverture de la chambre de combustion et présenter des épaisseurs différentes du côté inférieur de la chambre de combustion. La liaison métallique à l'ouverture de la chambre de combustion, entre le matériau du corps formant la cham- bre de combustion, et le matériau du piston, doit être le plus intime possible.
Enfin on peut utiliser une matière céramique pour réali- ser la chambre de combustion, matière qui elle-même présente un coefficient de conductibilité thermique aussi faible que celui des isolants du commerce. Le rapprochement des températures différentes de ce matériau vis-à-vis de celle du piston est réalisé de préférence par des épaisseurs différentes de la paroi de la chambre de combustion.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple différentes formes de réalisation. Les figures de ce dessin sont des coupes transversales d'une tête de piston. @
Dans la tête d'un piston a présentant un évidement b, est noyé.un corps métallique c à mince paroi destiné à former la chambre de combustion sphérique et qui sur sa périphérie exté- rieure porte une couche isolante uniforme d.
Dans la forme de réalisation montrée sur la Fig. 2, la couche isolante d sur la face extérieure du corps métallique for- mant chambre de combustion n'est appliquée que sur le côté infé- rieur. Son épaisseur varie et elle entoure le corps métallique en formant en section transversale un croissant. Le corps métal- lique est libre d'isolant à sa partie supérieure, cest-à-dire là où se trouve l'ouverture, en tête du piston, du corps formant la
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chambre de combustion sphérique. A cet endroit le corps c for- mant la chambre de combustion métallique sphérique préfabriquée est uni solidement, intimement et si possible moléculairement, au métal du piston.
La fig. 3 montre la disposition d'une chambre de com- bustion sphérique faite en matière cérmaique e, dans l'évidement prévu à cet effet dans la tête du piston a. Le corps e présente une paroi dont l'épaisseur varie.
REVENDICATIONS
1. Piston en métal léger pour moteurs à combustion, dans lequel est noyé un corps préfabriqué formant la chambre de combustion, caractérisé en ce que le matériau et une épaisseur correspondante de la paroi du corps formant chambre de combustion sont choisis de manière que la température de la surface de la paroi intérieure du corps formant chambre de combustion soit supé- rieure à celle du matériau du piston.
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The present invention relates to a light metal piston for combustion engines, the combustion chamber of which is constituted by a prefabricated included body embedded in the head of the piston during the casting thereof.
In order to use the fuel quite advantageously, it is known to make the combustion chambers in different ways. They are generally spherical. This shape is preferably chosen for the pistons of diesel engines. However, spherical combustion chambers can also be
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tally be flattened and are then pear-shaped. The production of such combustion chambers does not present any difficulties, if the cross section of the opening of the piston head is large enough to be able to place a steel core or, where appropriate, a sand core.
It is also possible to make the spherical combustion chamber in sheet metal, that is to say to prefabricate it and to embed it in the bottom of the piston. Such a procedure has the advantage of allowing an exact volumetric determination to be carried out beforehand before casting.
It has been discovered that the temperature of the walls of these combustion chambers has a very significant influence on the operation of the engine. The fuel consumption and the type of combustion are predominantly determined by the internal surface temperature of the combustion chamber. The temperature of the internal face of the body forming the combustion chamber must be adjusted so as to vary between the temperature of the piston head, therefore the temperature of the material of the piston, and a temperature which is possibly two or three times this. . The temperature of the combustion chamber to be maintained in each case is obtained, according to the invention, by the choice of. material and a corresponding calculation of the wall thickness of the enclosed body forming the combustion chamber, to be embedded in the piston.
In this case, it must be ensured that the temperature of the inner wall of the combustion chamber does not equal that of the piston material in only a few places.
As the material for the spherical body forming the combustion chamber, it is possible to choose copper, that is to say a metallic material with high thermal conductivity. If, on the other hand, a material with less thermal conductivity than that possessed by the material of the piston is used, it must be
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coated with an insulating layer on the spherical surface forming the wall of the outer casing, and this before the casting of the piston.
Depending on the existing conditions, this layer can be applied in different thicknesses. It may possibly be completely eliminated near the opening of the combustion chamber and have different thicknesses on the underside of the combustion chamber. The metallic connection at the opening of the combustion chamber, between the material of the body forming the combustion chamber, and the material of the piston, must be as intimate as possible.
Finally, a ceramic material can be used to make the combustion chamber, a material which itself has a coefficient of thermal conductivity as low as that of commercial insulators. The bringing together of the different temperatures of this material with respect to that of the piston is preferably carried out by different thicknesses of the wall of the combustion chamber.
The accompanying drawing shows, by way of example, various embodiments. The figures in this drawing are cross sections of a piston head. @
In the head of a piston a having a recess b is embedded a thin-walled metal body c intended to form the spherical combustion chamber and which on its outer periphery carries a uniform insulating layer d.
In the embodiment shown in FIG. 2, the insulating layer d on the outer face of the metal body forming the combustion chamber is applied only on the lower side. Its thickness varies and it surrounds the metal body forming a crescent in cross section. The metal body is free of insulation at its upper part, that is to say where the opening, at the head of the piston, of the body forming the
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spherical combustion chamber. At this point, the body forming the prefabricated spherical metallic combustion chamber is united firmly, intimately and if possible molecularly, to the metal of the piston.
Fig. 3 shows the arrangement of a spherical combustion chamber made of ceramic material e, in the recess provided for this purpose in the head of piston a. The body e has a wall whose thickness varies.
CLAIMS
1. Light metal piston for combustion engines, in which is embedded a prefabricated body forming the combustion chamber, characterized in that the material and a corresponding thickness of the wall of the body forming the combustion chamber are chosen so that the temperature of the surface of the inner wall of the combustion chamber body is greater than that of the material of the piston.