FR2879247A1 - Combustion chamber for direct injection internal combustion engine, has central injector delivering fuel jet along reduced cord angle, and peripheral part, of tulip, with bursting units to burst injected fuel jets against part along angle - Google Patents

Combustion chamber for direct injection internal combustion engine, has central injector delivering fuel jet along reduced cord angle, and peripheral part, of tulip, with bursting units to burst injected fuel jets against part along angle Download PDF

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Abstract

The chamber has a central injector (2) delivering a fuel jet along a determined reduced cord angle (b), when a piston (40) is between a top dead center and a determined intermediate distance with respect to the center, such that a concave tulip (14) surrounds a base of a cone formed by a jet surface. A peripheral part (44) of the tulip has fuel jet bursting units (142) for bursting injected fuel jets against the part along the angle.

Description

Chambre de combustion de moteur et piston de moteur à combustionEngine combustion chamber and combustion engine piston

interne permettant un larqe phasage d'injection dans le cycle DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne des configurations de chambres de 5 combustion et de piston. L'invention concerne plus particulièrement une chambre de combustion de moteur et un piston de moteur à combustion interne permettant un large phasage d'injection dans le cycle.  TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to combustion chamber and piston configurations. The invention more particularly relates to an engine combustion chamber and an internal combustion engine piston for a large injection phase in the cycle.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Lors des injections de combustible à haute pression dans la chambre lo de combustion, le risque d'impact des jets liquides sur le film d'huile du cylindre est important lorsque le piston est relativement loin du point mort haut (donc éloigné du trou d'injection). Or ce phénomène nuit fortement à la durabilité de l'huile, voire même à la fiabilité du moteur. Par ailleurs, ce type d'injection peut aussi provoquer un encrassement de l'huile en cas d'inflammation du jet au is voisinage du cylindre dans lequel coulisse le piston. Un tel encrassement peut donc se produire lors de la phase de détente.  BACKGROUND OF THE INVENTION When injecting high pressure fuel into the combustion chamber, the risk of impact of the liquid jets on the cylinder oil film is important when the piston is relatively far from the neutral position. high (so far from the injection hole). However, this phenomenon greatly affects the durability of the oil, or even the reliability of the engine. Moreover, this type of injection can also cause a fouling of the oil in case of ignition of the jet in the vicinity of the cylinder in which the piston slides. Such fouling can occur during the relaxation phase.

Il est connu dans l'art antérieur des solutions à ce problème, consistant à réduire l'angle de cône ou angle de nappe correspondant à l'angle entre les axes des jets d'injecteur sortant par les trous d'injection en vis-à-vis de la tête du piston. L'angle de nappe s'appuie sur les axes des jets projetés par un injecteur à trou, les jets étant répartis autour de l'axe du piston. Ce type de configuration permet certes de centraliser le jet pour éviter des impacts sur l'huile du cylindre mais il devient plus difficile d'exploiter correctement toute la masse de comburant. La paroi du piston sur laquelle sont dirigés les jets définit une cavité formant un bol concave comportant en son centre un téton pointant vers la culasse. Cette paroi du piston guide effectivement chaque jet mais le combustible injecté à haute pression avec un angle d'ouverture réduit du jet ne parvient pas à se mélanger de façon optimale avec les gaz présents au centre de la chambre.  It is known in the prior art solutions to this problem, to reduce the cone angle or ply angle corresponding to the angle between the axes of the injector jets out through the injection holes vis-à-vis -vis the piston head. The ply angle is based on the axes of the jets projected by a hole injector, the jets being distributed around the axis of the piston. This type of configuration certainly allows to centralize the jet to avoid impacts on the cylinder oil but it becomes more difficult to properly exploit the entire mass of oxidizer. The wall of the piston on which the jets are directed defines a cavity forming a concave bowl having in its center a pin pointing towards the cylinder head. This wall of the piston effectively guides each jet but the fuel injected at high pressure with a reduced opening angle of the jet does not manage to mix optimally with the gases present in the center of the chamber.

Le document EP 1 340 891 ou son équivalent US 6 691 670 proposent des formes de chambre de combustion permettant des injections précoces avec un angle de nappe réduit. Il est possible avec ce type de chambre d'effectuer des injections lorsque le piston est éloigné du point mort haut. Toutefois, la qualité du mélange obtenu n'est pas optimale lorsque l'injection se situe à proximité du point mort haut.  EP 1 340 891 or its equivalent US Pat. No. 6,691,670 proposes combustion chamber shapes that allow early injections with a reduced web angle. It is possible with this type of chamber to make injections when the piston is away from the top dead center. However, the quality of the mixture obtained is not optimal when the injection is close to top dead center.

Il est connu, par la demande de brevet FR 2 849 900 de la io demanderesse, une chambre de combustion assurant un mélange intime du carburant et du comburant par l'intermédiaire de deux portions concaves successives. Toutefois, l'angle de nappe envisagé est dans ce cas relativement grand et favorise le risque d'impact des jets liquides sur le film d'huile du cylindre. La demande de brevet FR 2 839 114, qui utilise également un grand is angle de nappe compris entre 40 et 100 , ne permet pas de remédier à ce type d'inconvénient.  It is known from the applicant's patent application FR 2,849,900, a combustion chamber providing an intimate mixture of fuel and oxidant through two successive concave portions. However, the envisaged angle of coverage is in this case relatively large and promotes the risk of impact of liquid jets on the cylinder oil film. Patent application FR 2,839,114, which also uses a large angle of coverage of between 40 and 100, does not make it possible to remedy this type of disadvantage.

II existe donc un besoin pour des solutions sans risque d'altération de l'huile du cylindre permettant d'améliorer le mélange dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à injection directe, de façon à diminuer les émissions polluantes et augmenter la puissance spécifique du moteur.  There is therefore a need for solutions without risk of alteration of the cylinder oil to improve the mixture in the combustion chamber of a direct injection internal combustion engine, so as to reduce pollutant emissions and increase the specific power of the engine.

DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTIONGENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION

La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant une chambre de combustion de forme adaptée pour permettre d'optimi:ser le mélange comburant/carburant tout en conservant un angle de nappe réduiit.  The present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of the prior art by providing a combustion chamber of suitable shape to optimize the oxidizer / fuel mixture while maintaining a reduced ribbon angle.

Ce but est atteint par une chambre de combustion de moteur à combustion interne à injection directe, formée par un cylindre dans lequel un piston est apte à coulisser, ledit cylindre étant obturé par une portion de culasse disposée au regard d'une paroi libre du piston, ladite paroi libre du piston comprenant une cavité formant un bol concave comportant un téton central pointant vers la portion de culasse et une partie périphérique entourée par une zone de chasse annulaire, ladite portion de culasse comportant un injecteur central en saillie pour injecter du carburant contre ladite partie périphérique, caractérisée en ce que l'injecteur central est agencé pour délivrer, lorsque le piston est situé entre le point mort haut et une distance intermédiaire déterminée d'éloignement du piston par rapport à ce point mort haut, des jets de carburant selon un angle de nappe déterminé suffisamment io faible pour que ledit bol concave entoure la base du cône formé par la nappe de jets lorsque le piston est à ladite distance intermédiaire, ladite partie périphérique du bol comprenant sur une partie extérieure distante du téton central des moyens pour permettre l'éclatement des jets de carburant injectés contre ladite partie périphérique selon ledit angle de nappe déterminé.  This object is achieved by a combustion chamber of a direct-injection internal combustion engine, formed by a cylinder in which a piston is able to slide, said cylinder being closed off by a portion of a cylinder head arranged opposite a free wall of the piston. said free wall of the piston comprising a cavity forming a concave bowl having a central pin pointing towards the breech portion and a peripheral portion surrounded by an annular hunting area, said breech portion having a central injector projecting to inject fuel against said peripheral portion, characterized in that the central injector is arranged to deliver, when the piston is located between the top dead center and a predetermined intermediate distance away from the piston with respect to this top dead center, fuel jets according to a sufficiently determined lap angle so that said concave bowl surrounds the base of the cone formed by the a ply of jets when the piston is at said intermediate distance, said peripheral portion of the bowl comprising on an outer portion remote from the central stud means for allowing bursting of fuel jets injected against said peripheral portion at said determined lap angle.

ls Selon une autre particularité, ladite partie périphérique comporte: une portion concave principale joignant le téton central pour guider de façon centrifuge et/ou centripète au moins un jet de carburant issu de l'injecteur central; - en position adjacente externe à la portion concave principale, des 20 moyens d'éclatement du jet de carburant guidé par la portion concave principale pour décoller le jet de la partie périphérique; et - une portion supérieure joignant ladite chasse annulaire pour contenir les jets de carburant dans un volume situé entre la portion concave principale et ladite portion de culasse.  In another feature, said peripheral portion comprises: a main concave portion joining the central pin to guide centrifugally and / or centripetally at least one jet of fuel from the central injector; in an adjacent external position to the main concave portion, means for bursting the fuel jet guided by the main concave portion to detach the jet from the peripheral portion; and - an upper portion joining said annular flush to contain the fuel jets in a volume between the main concave portion and said yoke portion.

Ainsi, le mélange carburant/comburant est rendu homogène par éclatement du jet guidé dans le bol et le carburant est maintenu confiné à distance des parois huileuses du cylindre.  Thus, the fuel / oxidant mixture is made homogeneous by bursting the jet guided in the bowl and the fuel is kept confined away from the oily walls of the cylinder.

Selon une autre particularité, 1angle de nappe de l'injecteur central est inférieur ou égal à 100 et de préférence inférieur à 40 , l'angle de nappe et le 30 diamètre du bol concave étant déterminés pour que les jets de carburant soient injectés contre ladite partie périphérique dans une position du piston pour laquelle le rapport C/D est de l'ordre de 0,5 où C est la distance entre l'extrémité libre du piston et l'injecteur central et D le diamètre interne du cylindre.  According to another feature, the web angle of the central injector is less than or equal to 100 and preferably less than 40, the lap angle and the diameter of the concave bowl being determined so that the fuel jets are injected against said peripheral portion in a piston position for which the C / D ratio is of the order of 0.5 where C is the distance between the free end of the piston and the central injector and D the internal diameter of the cylinder.

L'invention permet donc d'assurer un bon mélange entre carburant et comburant même pour une injection précoce ou tardive, l'angle de nappe étant suffisamment réduit pour qu'il n'y ait pas de risque d'impact des jets liquides sur le film d'huile du cylindre.  The invention therefore makes it possible to ensure a good mixture between fuel and oxidant even for an early or late injection, the lap angle being sufficiently reduced so that there is no risk of impact of the liquid jets on the fuel. cylinder oil film.

Selon une autre particularité, les moyens d'éclatement du jet io comprennent au moins un décrochement formé dans ladite partie périphérique en vis-à-vis du sommet du téton central.  According to another feature, the burst means of the jet comprises at least one recess formed in said peripheral portion vis-à-vis the top of the central pin.

Selon une autre particularité, le piston possède un axe central de symétrie et la portion concave principale comprend en association avec le téton central un profil de révolution en W par rapport à l'axe central du piston, la is portion concave principale ayant de part et d'autre de l'axe central XX' une section transversale en U, une première extrémité du U formant par rapport à l'axe central du piston un premier angle égal à la moitié de l'angle au sommet du téton central, la seconde extrémité du U formant par rapport à l'axe central du piston un second angle sensiblement égal audit premier angle.  According to another feature, the piston has a central axis of symmetry and the main concave portion comprises in association with the central pin a profile of revolution in W with respect to the central axis of the piston, the main concave portion having of share and other than the central axis XX 'a cross section U, a first end of the U forming relative to the central axis of the piston a first angle equal to half the angle at the top of the central nipple, the second end of the U forming relative to the central axis of the piston a second angle substantially equal to said first angle.

Selon une autre particularité, les moyens d'éclatement du jet comprennent au moins un décrochement formé par une portion sortante et une portion réentrante, ladite portion réentrante formant un tronc de cône de génératrice ayant avec l'axe central du piston un angle sensiblement égal audit second angle, la portion sortante et la portion réentrante formant entre elles un angle compris entre 70 et 140 .  According to another feature, the jet bursting means comprise at least one recess formed by an outgoing portion and a reentrant portion, said reentrant portion forming a generator cone frustum having with the central axis of the piston an angle substantially equal to said second angle, the outgoing portion and the reentrant portion forming between them an angle between 70 and 140.

Selon une autre particularité, ledit décrochement forme sur une bordure externe de la portion concave principalle une arête dont la distance par rapport à ladite portion supérieure de la partie périphérique du bol est inférieure au tiers de la profondeur du bol concave.  According to another feature, said recess forms on an outer edge of the main concave portionle an edge whose distance relative to said upper portion of the peripheral portion of the bowl is less than one third of the depth of the concave bowl.

Selon une autre particularité, le téton central a une hauteur déterminée au moins égale à la moitié de la profondeur du bol concave.  According to another feature, the central pin has a determined height at least equal to half the depth of the concave bowl.

Selon une autre particularité, le décrochement est sensiblement annulaire et continu pour former un périmètre autour de la portion concave 5 principale.  In another feature, the recess is substantially annular and continuous to form a perimeter around the main concave portion 5.

Selon une autre particularité, la distance correspondant à la hauteur du décrochement dans le bol concave est comprise entre un dixième et un quart de la profondeur du bol.  According to another feature, the distance corresponding to the height of the recess in the concave bowl is between a tenth and a quarter of the depth of the bowl.

Un autre but de l'invention est de proposer un piston du type utilisé io dans une chambre de combustion qui a une forme spécifiquement adaptée pour permettre d'optimiser le mélange comburant/carburant en limitant le risque d'impact des jets liquides sur le film d'huile du cylindre.  Another object of the invention is to propose a piston of the type used in a combustion chamber which has a shape specifically adapted to allow the combustion / fuel mixture to be optimized by limiting the risk of impact of the liquid jets on the film. of cylinder oil.

Ce but est atteint par un piston pour chambre de combustion du type susmentionné, ayant un axe central de symétrie et étant agencé pour se déplacer en translation selon cet axe central, comprenant une paroi supérieure et comprenant une cavité formant un bol concave comportant un téton central et une partie périphérique entourée par une zone de chasse annulaire, caractérisé en ce que ladite partie périphérique comporte: une portion concave principale joignant le téton central; - en position adjacente externe à la portion concave principale, des moyens d'éclatement d'un jet de carburant guidé par la portion concave principale pour décoller ledit jet de la partie périphérique; et - une portion supérieure joignant ladite chasse annulaire.  This object is achieved by a combustion chamber piston of the abovementioned type, having a central axis of symmetry and being arranged to move in translation along this central axis, comprising an upper wall and comprising a cavity forming a concave bowl having a central nipple. and a peripheral portion surrounded by an annular hunting area, characterized in that said peripheral portion comprises: a main concave portion joining the central nipple; in an adjacent external position to the main concave portion, means for bursting a jet of fuel guided by the main concave portion to detach said jet from the peripheral portion; and an upper portion joining said annular flush.

L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une chambre de combustion selon l'invention, - la figure 2 représente une vue analogue à celle de la figure 1 reportant certaines caractéristiques du piston selon l'invention, - la figure 3 représente une vue schématique d'un piston utilisé dans l'art antérieur pour des angles d'injection réduits, - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 représentant une injection précoce ou tardive, - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 1 représentant lo une injection proche du point mort haut.  The invention, with its features and advantages, will emerge more clearly on reading the description given with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a diagrammatic view in longitudinal section of a combustion chamber according to the invention; FIG. 2 represents a view similar to that of FIG. 1 showing certain characteristics of the piston according to the invention; FIG. 3 represents a schematic view of a piston used in the prior art for reduced injection angles; FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 1 showing an early or late injection, FIG. 5 is a partial schematic view in longitudinal section of an embodiment of the invention, and FIG. a view similar to that of FIG. 1 showing an injection close to top dead center.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION La figure 1 illustre une chambre de combustion conforme à l'invention destinée à un moteur à combustion interne du type à injection directe. Cette is chambre est délimitée par un cylindre (10) et une portion de culasse (12) d'une culasse à front plat d'un moteur. Le piston (40) est apte à coulisser dans le cylindre (10) obturé par la portion de culasse (12), cette dernière étant disposée au regard d'une paroi libre du piston (40). L'axe de translation du piston dans le cylindre (10) se confond avec l'axe central XX' de symétrie du piston (40). Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi supérieure ou paroi libre du piston (40) est usinée autour de l'axe central XX' du piston (40) et comprend une cavité formant un bol concave (14). Un téton central (42) en saillie dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe central XX' du piston (40) est prévu dans ce bol (14).  DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 illustrates a combustion chamber according to the invention intended for a direct-injection type internal combustion engine. This chamber is delimited by a cylinder (10) and a breech portion (12) of a flat-front cylinder head of an engine. The piston (40) is slidable in the cylinder (10) closed by the yoke portion (12), the latter being disposed opposite a free wall of the piston (40). The axis of translation of the piston in the cylinder (10) coincides with the central axis XX 'of symmetry of the piston (40). In the preferred embodiment of the invention, the upper wall or free wall of the piston (40) is machined around the central axis XX 'of the piston (40) and comprises a cavity forming a concave bowl (14). A projecting central stud (42) whose axis of symmetry coincides with the central axis XX 'of the piston (40) is provided in this bowl (14).

Comme illustré à la figure 1, le téton central (42) pointe vers la portion de culasse (12), tandis qu'un injecteur central (2) en saillie de la portion de culasse (12) est situé au regard dudit téton (42) selon l'axe XX'. Dans des variantes de réalisation, l'injecteur (2) peut aussi être faiblement décalé par rapport à l'axe central XX' du piston (40). L'injecteur (2) comporte au moins un trou d'injection pour injecter au moins une nappe de jets de carburant micronisé dans la chambre de combustion et est plus précisément agencé pour diriger des jets (20) de carburant contre une partie périphérique (44) du bol (14) entourant le téton central (42). Cette partie périphérique (44) est entourée par s une zone de chasse annulaire (45) et comporte principalement une portion concave (141) joignant le téton central (42) pour guider au moins un jet de carburant issu de l'injecteur central (2). Ce guidage (3) du jet (20) peut être réalisé de façon centrifuge comme dans l'exemple des figures 1, 5 et 6 pour une position du piston (40) relativement proche du point mort haut ou de façon o centripète comme dans l'exemple de la figure 4 correspondant à un cas d'injection précoce ou tardive. Ladite portion concave principale (141) peut comporter, en section transversale, un axe de symétrie coaxial avec une direction d'injection de l'injecteur central (2) en un point de la course du piston (40) situé entre le point mort haut et le point mort bas. Le guidage (3) du jet (20) peut alors être à la fois centrifuge et centripète pour une telle position intermédiaire du piston (40) dans le cylindre (10) pour laquelle les jets (20) de carburant sont dirigés vers le fond du bol (14).  As illustrated in FIG. 1, the central stud (42) points towards the breech portion (12), while a central injector (2) projecting from the breech portion (12) is located opposite said stud (42). ) along the axis XX '. In alternative embodiments, the injector (2) may also be slightly offset relative to the central axis XX 'of the piston (40). The injector (2) has at least one injection hole for injecting at least one ply of micronised fuel jets into the combustion chamber and is more specifically arranged to direct jets (20) of fuel against a peripheral portion (44). ) of the bowl (14) surrounding the central pin (42). This peripheral portion (44) is surrounded by s an annular hunting area (45) and mainly comprises a concave portion (141) joining the central pin (42) to guide at least one jet of fuel from the central injector (2). ). This guide (3) of the jet (20) can be made centrifugally as in the example of Figures 1, 5 and 6 for a position of the piston (40) relatively close to the top dead center or o centripetal as in l example of Figure 4 corresponding to a case of early or late injection. Said main concave portion (141) may comprise, in cross section, an axis of symmetry coaxial with a direction of injection of the central injector (2) at a point of the piston stroke (40) located between the top dead center and the bottom dead center. The guide (3) of the jet (20) can then be both centrifugal and centripetal for such an intermediate position of the piston (40) in the cylinder (10) for which the jets (20) of fuel are directed towards the bottom of the bowl (14).

L'injecteur central (2) est agencé pour délivrer, lorsque le piston (40) est situé entre le point mort haut et une distance intermédiaire déterminée d'éloignement du piston par rapport à ce point mort haut, des jets de carburant selon un angle de nappe (b) réduit déterminé, par exemple inférieur à 40 . Cet angle (b) est choisi suffisamment faible pour que ledit bol concave (14) puisse complètement entourer la base du cône formé par la nappe de jets lorsque le piston (40) est à ladite distance intermédiaire. Autrement dit, les injections les plus précoces et les plus tardives se produisent à une distance d'éloignement du piston (40) inférieure ou égale à cette distance intermédiaire qui est la distance maximale où se produit l'injection. Ladite partie périphérique (44) du bol (14) comprend sur une partie extérieure distante du téton central (42) des moyens (142) pour permettre l'éclatement des jets de carburant injectés contre 3o ladite partie périphérique (44) selon ledit angle de nappe (b) déterminé.  The central injector (2) is arranged to deliver, when the piston (40) is located between the top dead center and a determined intermediate distance away from the piston with respect to this top dead center, fuel jets at an angle of reduced web (b) determined, for example less than 40. This angle (b) is chosen low enough that said concave bowl (14) can completely surround the base of the cone formed by the jet ply when the plunger (40) is at said intermediate distance. In other words, the earliest and the latest injections occur at a distance away from the piston (40) less than or equal to this intermediate distance which is the maximum distance where the injection occurs. Said peripheral portion (44) of the bowl (14) comprises on an outer portion remote from the central pin (42) means (142) to allow the bursting of the injected fuel jets against said third said peripheral portion (44) according to said angle of web (b) determined.

La partie périphérique (44) du piston (40) selon l'invention comporte de manière spécifique, en position adjacente externe à la portion concave (141), des moyens (142) d'éclatement du jet de carburant guidé par la portion concave (141). Comme illustré aux figures 1, 5 et 6, ces moyens (142) d'éclatement de jet de carburant permettent de décoller le jet de la partie périphérique (44). L'éclatement (30) du jet se produit donc en bordure extérieure de la portion concave (141). En référence à la figure 1, une portion annulaire supérieure (143) de ladite partie périphérique (44) est formée de façon par exemple sensiblement perpendiculaire à la chasse annulaire (45) io pour contenir les jets de carburant dans un volume (V, figure 2) situé entre la portion concave (141) et ladite portion de culasse (12).  The peripheral portion (44) of the piston (40) according to the invention specifically comprises, in an adjacent position external to the concave portion (141), means (142) for bursting the fuel jet guided by the concave portion ( 141). As illustrated in FIGS. 1, 5 and 6, these fuel jet burst means (142) make it possible to detach the jet from the peripheral portion (44). The bursting (30) of the jet therefore occurs at the outer edge of the concave portion (141). With reference to FIG. 1, an upper annular portion (143) of said peripheral portion (44) is formed, for example, substantially perpendicular to the annular flush (45) for containing the fuel jets in a volume (V, FIG. 2) located between the concave portion (141) and said breech portion (12).

La portion concave (141) entourant le téton central (42) possède, en section transversale, une forme concave curviligne et forme une portion concave principale de la partie périphérique (44) du bol (14), tandis que les is moyens (142) d'éclatement de jet peuvent consister en une concavité secondaire adjacente à ladite portion concave (141) principale. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens (142) d'éclatement du jet comprennent au moins un décrochement radial (6) vers l'extérieur formé dans ladite partie périphérique (44) en vis-à-vis du sommet du téton central (42), comme illustré aux figures 1 et 2. En variante, des aspérités ou des saillies de faible dénivelé peuvent être utilisées pour faire décoller le jet et l'éclater. La portion concave principale (141) comprend deux moitiés symétriques par rapport à l'axe central XX' du piston (40) ayant chacune une section transversale en U. Une première extrémité du U forme par rapport à l'axe central XX' du piston (40) un premier angle égal à la moitié de l'angle (a, figure 1) au sommet du téton (42) central, tandis que la seconde extrémité du U forme par rapport à l'axe central XX' du piston (40) un second angle (e) sensiblement égal audit premier angle. Autrement dit chacune des moitiés symétriques de la portion concave principale (141) comporte, en section transversale comme représenté dans les figures, un axe de symétrie qui peut être parallèle à la direction d'injection des jets de carburant. L'angle de nappe (b) peut être inférieur ou égal à l'angle (f, figure 4) du cône formé par les axes de symétrie de la portion concave principale (141).  The concave portion (141) surrounding the central stud (42) has a curvilinear concave shape in cross-section and forms a main concave portion of the peripheral portion (44) of the bowl (14), while the means (142) jet burst may consist of a secondary concavity adjacent to said main concave portion (141). In a preferred embodiment of the invention, the means (142) for bursting the jet comprise at least one outward radial recess (6) formed in said peripheral portion (44) facing the apex the central pin (42), as illustrated in Figures 1 and 2. Alternatively, asperities or projections of low vertical drop can be used to peel the jet and burst. The main concave portion (141) comprises two halves symmetrical with respect to the central axis XX 'of the piston (40) each having a U-shaped cross-section. A first end of the U forms with respect to the central axis XX' of the piston (40) a first angle equal to half the angle (a, Fig. 1) at the top of the central pin (42), while the second end of the U forms relative to the central axis XX 'of the piston (40). ) a second angle (e) substantially equal to said first angle. In other words, each of the symmetrical halves of the main concave portion (141) comprises, in cross section as shown in the figures, an axis of symmetry which may be parallel to the direction of injection of the fuel jets. The ply angle (b) may be less than or equal to the angle (f, FIG. 4) of the cone formed by the axes of symmetry of the main concave portion (141).

En référence à la figure 5, les moyens (142) d'éclatement du jet peuvent comprendre au moins un décrochement formé par une portion s sensiblement droite sortante (51) et une portion sensiblement droite réentrante (52). Ces portions (51, 52) forment entre elles un angle par exemple compris entre 70 et 140 . Dans un mode de réalisation de l'invention avec un décrochement formé par une portion sortante (51) et une portion réentrante (52), ladite portion réentrante (52) est conformée par exemple en tronc de cône lo dont la génératrice forme avec l'axe central XX' du piston (40) un angle sensiblement égal audit second angle (e, figure 1). La configuration des moyens d'éclatement (142) de jet est prévue pour éviter des déviations de jet de carburant vers les parois du cylindre (10). La portion réentrante (52) est prolongée par la portion supérieure (143) qui rejoint la zone de chasse annulaire (45). Cette portion supérieure de la partie périphérique (44) du bol (14) est sensiblement parallèle à l'axe central XX' du cylindre et suffisamment étendue pour que les moyens d'éclatement (142) ne soient pas trop proche de la zone de chasse annulaire (45).  With reference to FIG. 5, the jet burst means (142) may comprise at least one recess formed by a substantially straight outgoing portion (51) and a substantially reentrant substantially straight portion (52). These portions (51, 52) form between them an angle, for example between 70 and 140. In one embodiment of the invention with a recess formed by an outgoing portion (51) and a reentrant portion (52), said reentrant portion (52) is shaped for example lo a cone frustum whose generator forms with the central axis XX 'of the piston (40) an angle substantially equal to said second angle (e, Figure 1). The configuration of the jet burst means (142) is provided to prevent fuel jet deflections to the walls of the cylinder (10). The reentrant portion (52) is extended by the upper portion (143) which joins the annular hunting area (45). This upper portion of the peripheral portion (44) of the bowl (14) is substantially parallel to the central axis XX 'of the cylinder and sufficiently extended so that the burst means (142) are not too close to the hunting area annular (45).

En référence à la figure 2, le décrochement (6) forme sur une bordure externe de la portion concave principale (141) une arête dont la distance (50) par rapport à ladite portion supérieure (143) est inférieure au tiers de la profondeur (140) du bol (14). Autrement dit, le décrochement (6) formé à l'intérieur du bol (14) est dimensionné de façon réduite. Cela permet notamment de minimiser la fragilisation du piston (40) au niveau de cette arête.  With reference to FIG. 2, the recess (6) forms on an outer edge of the main concave portion (141) an edge whose distance (50) with respect to said upper portion (143) is less than one-third of the depth ( 140) of the bowl (14). In other words, the recess (6) formed inside the bowl (14) is dimensioned in a reduced manner. This allows in particular to minimize the embrittlement of the piston (40) at this edge.

A titre d'exemple non limitatif la distance (50) correspondant à la hauteur du décrochement (6) est comprise entre un dixième et un quart de la profondeur (140) du bol (14). Le décrochement (6) est par exemple continu pour former un périmètre autour de la portion concave principale (141). En variante, un ou plusieurs décrochements sont disposés uniquement sur la trajectoire de chacun des jets d'injection.  By way of nonlimiting example the distance (50) corresponding to the height of the recess (6) is between one tenth and one quarter of the depth (140) of the bowl (14). The recess (6) is for example continuous to form a perimeter around the main concave portion (141). Alternatively, one or more recesses are arranged only in the path of each of the injection jets.

2879247 io La figure 6 illustre le cas des injections proches du point mort haut. Pour ce type d'injection, le guidage du jet est assuré de façon centrifuge grâce à la présence d'un téton central (42) de dimensions relativement importantes. L'angle (a, figure 1) au sommet du téton (42) central peut être compris entre 20 et 100 est par exemple supérieur à l'angle de nappe (b). A titre d'illustration, le téton central (42) a une hauteur déterminée (H, figure 2) au moins égale à la moitié de la profondeur (140) du bol concave (14). Le mélange comburant/carburant est donc également optimisé pour de telles d'injections proches du point mort haut. A titre de comparaison, le type de bol utilisé dans io l'art antérieur pour recevoir des jets de carburant injectés avec des angles réduits, comme illustré à la figure 3, ne permet pas d'obtenir une qualité de mélange aussi bonne que lorsqu'on utilise une chambre de combustion traditionnelle, avec un piston peu profond et un angle de nappe important au moins égale à 140 . En effet le guidage (3') de jet plaque le jet contre la is concavité du bol, de sorte qu'une quantité non négligeable d'hydrocarbure peut rester imbrûlée.  FIG. 6 illustrates the case of injections close to top dead center. For this type of injection, the guidance of the jet is provided centrifugally through the presence of a central nipple (42) of relatively large dimensions. The angle (a, FIG. 1) at the top of the central pin (42) may be between 20 and 100, for example greater than the rib angle (b). As an illustration, the central pin (42) has a determined height (H, Figure 2) at least equal to half the depth (140) of the concave bowl (14). The oxidant / fuel mixture is thus also optimized for such injections close to top dead center. By way of comparison, the type of bowl used in the prior art for receiving injected fuel jets with reduced angles, as illustrated in FIG. 3, does not make it possible to obtain a mix quality as good as when a traditional combustion chamber is used, with a shallow piston and a large lap angle of at least 140. Indeed the jet guide (3 ') plates the jet against the concavity of the bowl, so that a significant amount of hydrocarbon can remain unburned.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'angle de nappe (b) de l'injecteur central (2) est inférieur ou égal à 100 , et peut être préférentiellement inférieur à 40 . L'angle de nappe (b) et le diamètre du bol concave (14) sont déterminés pour que les jets de carburant soient injectés contre ladite partie périphérique (44) du bol (14) dans une position du piston (40) pour laquelle le rapport C/D entre la distance C entre l'extrémité libre du piston (40) et l'injecteur central (2) et le diamètre interne D du cylindre (10) est par exemple de l'ordre de 0,5. Cela signifie que pour des positions relativement éloignées du point mort haut, les jets de carburant ne seront pas directement projetés sur la zone de chasse annulaire (45). La figure 4 illustre un cas limite d'injection précoce ou tardive où le rapport C/D vaut 0,6. On comprend qu'un dimensionnement adapté du diamètre du bol (14) permet d'éviter les risques de projections de carburant sur les parois du cylindre (10).  In the embodiment of FIG. 1, the ply angle (b) of the central injector (2) is less than or equal to 100, and may be preferentially less than 40. The web angle (b) and the diameter of the concave bowl (14) are determined so that the fuel jets are injected against said peripheral portion (44) of the bowl (14) in a position of the piston (40) for which the ratio C / D between the distance C between the free end of the piston (40) and the central injector (2) and the internal diameter D of the cylinder (10) is for example of the order of 0.5. This means that for positions relatively far from the top dead center, the fuel jets will not be directly projected onto the ring hunting area (45). Figure 4 illustrates a borderline case of early or late injection where the C / D ratio is 0.6. It is understood that a dimensioning adapted to the diameter of the bowl (14) avoids the risk of fuel projections on the walls of the cylinder (10).

On comprend qu'un piston (40) conçu selon l'invention comprend de manière spécifique sur la partie dite périphérique (44) du bol (14) non seulement lesdits moyens (142) d'éclatement de jet de carburant mais aussi une portion supérieure (143) joignant ladite chasse annulaire (45) pour contenir des jets de carburant projetés sur ladite partie périphérique (44). Les jets peuvent être ainsi contenus dans un volume (V) défini constitué d'un premier volume délimité par la portion concave principale (141) et d'un second volume formé par le prolongement cylindrique dudit premier volume selon un axe parallèle à l'axe de translation XX' du piston (40).  It is understood that a piston (40) designed according to the invention specifically comprises on the so-called peripheral portion (44) of the bowl (14) not only said means (142) of bursting jet fuel but also an upper portion (143) joining said annular flush (45) to contain fuel jets projected onto said peripheral portion (44). The jets can thus be contained in a defined volume (V) consisting of a first volume delimited by the main concave portion (141) and a second volume formed by the cylindrical extension of said first volume along an axis parallel to the axis translation XX 'of the piston (40).

Un des avantages du piston (40) selon l'invention est de permettre l'utilisation des angles d'injection réduits tout en évitant de dégrader la qualité du mélange carburant/comburant. Contrairement aux chambres de combustion de l'art antérieur, le jet envoyé avec un angle (b) réduit ne reste pas plaqué sur la surface du piston. Il est ainsi obtenu un fort mélange entre air (ou air + recirculation des gaz d'échappement) et carburant malgré la forte interaction entre le jet et le piston qu'impose l'angle d'injection réduit.  One of the advantages of the piston (40) according to the invention is to allow the use of reduced injection angles while avoiding to degrade the quality of the fuel / oxidant mixture. Unlike the combustion chambers of the prior art, the jet sent with a reduced angle (b) does not remain plated on the surface of the piston. It is thus obtained a strong mixture between air (or air + exhaust gas recirculation) and fuel despite the strong interaction between the jet and the piston that imposes the reduced injection angle.

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.  It should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope defined by the scope of the appended claims, and the invention should not be limited. to the details given above.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion de moteur à combustion interne à injection directe, formée par un cylindre (10) dans lequel un piston (40) est apte à coulisser, ledit cylindre (10) étant obturé par une portion de culasse (12) disposée au regard d'une paroi libre du piston (40), ladite paroi libre du piston (40) comprenant une cavité formant un bol concave (14) comportant un téton central (42) pointant vers la portion de culasse (12) et une partie périphérique (44) entourée par une zone de chasse annulaire (45), ladite portion de culasse (12) comportant un injecteur central (2) en saillie pour injecter du carburant lo contre ladite partie périphérique (44), caractérisée en ce que l'injecteur central (2) est agencé pour délivrer, lorsque le piston (40) est situé entre le point mort haut et une distance intermédiaire déterminée d'éloignement du piston par rapport à ce point mort haut, des jets de carburant selon un angle de nappe (b) déterminé suffisamment faible pour que ledit bol concave (14) entoure la base du cône formé par la nappe de jets lorsque le piston (40) est à ladite distance intermédiaire, ladite partie périphérique (44) du bol (14) comprenant sur une partie extérieure distante du téton central (42) des moyens (142) pour permettre l'éclatement des jets de carburant injectés contre ladite partie périphérique (44) selon ledit angle de nappe (b) déterminé.  1. Combustion chamber of direct injection internal combustion engine, formed by a cylinder (10) in which a piston (40) is slidable, said cylinder (10) being closed by a portion of yoke (12) disposed at view of a free wall of the piston (40), said free wall of the piston (40) comprising a cavity forming a concave bowl (14) having a central pin (42) pointing to the breech portion (12) and a peripheral portion (44) surrounded by an annular hunting zone (45), said yoke portion (12) having a central injector (2) projecting to inject fuel lo against said peripheral portion (44), characterized in that the injector central (2) is arranged to deliver, when the piston (40) is located between the top dead center and a predetermined intermediate distance away from the piston with respect to this top dead center, fuel jets at a lap angle ( (b) determined to be sufficiently low for said concave bowl (14) surrounds the base of the cone formed by the layer of jets when the piston (40) is at said intermediate distance, said peripheral portion (44) of the bowl (14) comprising on an outer portion remote from the central nipple (42) means (142) for allowing bursting of fuel jets injected against said peripheral portion (44) at said determined lap angle (b). 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie périphérique (44) comporte: une portion concave principale (141) joignant le téton central (42) pour guider de façon centrifuge et/ou centripète au moins un jet de carburant issu de l'injecteur central (2) ; en position adjacente externe à la portion concave principale (141), des moyens (142) d'éclatement du jet de carburant guidé par la portion concave principale (141) pour décoller le jet de la partie périphérique (44) ; et une portion supérieure (143) joignant ladite chasse annulaire (45) pour contenir les jets de carburant dans un volume (V) situé entre la portion concave principale (141) et ladite portion de culasse (12).  2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that said peripheral portion (44) comprises: a main concave portion (141) joining the central pin (42) to guide centrifugally and / or centripetally at least one jet of fuel from the central injector (2); in an adjacent external position to the main concave portion (141), means (142) for exploding the fuel jet guided by the main concave portion (141) to detach the jet from the peripheral portion (44); and an upper portion (143) joining said annular flush (45) to contain the fuel jets in a volume (V) located between the main concave portion (141) and said yoke portion (12). 3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'angle de nappe (b) de l'injecteur central (2) est inférieur ou égal à 100 et de préférence inférieur à 40 , l'angle de nappe (b) et le diamètre du bol concave (14) étant déterminés pour que les jets de carburant soient injectés contre ladite partie périphérique (44) dans une position du piston (40) pour laquelle le rapport C/D est de l'ordre de 0, 5 où C est la distance entre l'extrémité libre du piston (40) et l'injecteur central (2) et D le diamètre interne du cylindre (10).  Combustion chamber according to claim 1 or 2, wherein the ply angle (b) of the central injector (2) is less than or equal to 100 and preferably less than 40, the ply angle (b ) and the diameter of the concave bowl (14) being determined so that the fuel jets are injected against said peripheral portion (44) in a position of the piston (40) for which the C / D ratio is of the order of 0, Where C is the distance between the free end of the piston (40) and the central injector (2) and D the internal diameter of the cylinder (10). 4. Chambre de combustion selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle les moyens (142) d'éclatement du jet comprennent au moins un décrochement radial (6) vers l'extérieur formé dans ladite partie périphérique (44) en vis-à-vis du sommet du téton central (42).  4. Combustion chamber according to one of claims 1 to 3, wherein the means (142) for bursting the jet comprise at least one radial recess (6) outwardly formed in said peripheral portion (44) vis-à-vis -vis the top of the central nipple (42). 5. Chambre de combustion selon une des revendications 2 à 4, dans laquelle le piston (40) possède un axe central XX' de symétrie et la portion concave principale (141) comprend en association avec le téton central (42) un profil de révolution en W par rapport à l'axe central XX' du piston (40), la portion concave principale (141) ayant de part et d'autre de l'axe central XX' une section transversale en U, une première extrémité du U formant par rapport à l'axe central XX' du piston (40) un premier angle égal à la moitié de l'angle (a) au sommet du téton (42) central, la seconde extrémité du U formant par rapport à l'axe central XX' du piston (40) un second angle (e) sensiblement égal audit premier angle.  5. Combustion chamber according to one of claims 2 to 4, wherein the piston (40) has a central axis XX 'of symmetry and the main concave portion (141) comprises in association with the central pin (42) a profile of revolution in W relative to the central axis XX 'of the piston (40), the main concave portion (141) having on either side of the central axis XX' a U-shaped cross section, a first end of the U forming with respect to the central axis XX 'of the piston (40) a first angle equal to half the angle (a) at the apex of the central pin (42), the second end of the U forming with respect to the central axis XX 'of the piston (40) a second angle (e) substantially equal to said first angle. 6. Chambre de combustion selon la revendication 5, dans laquelle les moyens (142) d'éclatement du jet comprennent au moins un décrochement formé par une portion sortante (51) et une portion réentrante (52), ladite portion réentrante (52) formant un tronc de cône de génératrice ayant avec l'axe central XX' du piston (40) un angle sensiblement égal audit second angle (e), la portion sortante (51) et la portion réentrante (52) formant entre elles un angle compris entre 70 et 140 .  6. Combustion chamber according to claim 5, wherein the means (142) for bursting the jet comprise at least one recess formed by an outgoing portion (51) and a reentrant portion (52), said reentrant portion (52) forming a generator cone frustum having with the central axis XX 'of the piston (40) an angle substantially equal to said second angle (e), the outgoing portion (51) and the reentrant portion (52) forming between them an angle between 70 and 140. 7. Chambre de combustion selon une des revendications 4 à 6, dans laquelle ledit décrochement (6) forme sur une bordure externe de la portion concave principale (141) une arête dont la distance (50) par rapport à ladite portion supérieure (143) de la partie périphérique du bol est inférieure au tiers de la profondeur (140) du bol concave (14).  7. Combustion chamber according to one of claims 4 to 6, wherein said recess (6) forms on an outer edge of the main concave portion (141) an edge whose distance (50) relative to said upper portion (143). the peripheral portion of the bowl is less than one third of the depth (140) of the concave bowl (14). 8. Chambre de combustion selon une des revendications 1 à 7, dans laquelle le téton central (42) a une hauteur déterminée (H) au moins égale à la 10 moitié de la profondeur (140) du bol concave (14).  8. Combustion chamber according to one of claims 1 to 7, wherein the central pin (42) has a determined height (H) at least equal to half the depth (140) of the concave bowl (14). 9. Chambre de combustion selon une des revendications 4 à 8, dans laquelle le décrochement (6) est sensiblement annulaire et continu pour former un périmètre autour de la portion concave principale.  9. Combustion chamber according to one of claims 4 to 8, wherein the recess (6) is substantially annular and continuous to form a perimeter around the main concave portion. 10. Chambre de combustion selon une des revendications 4 à 9, dans laquelle la distance (50) correspondant à la hauteur du décrochement (6) dans le bol concave (14) est comprise entre un dixième et un quart de la profondeur (140) du bol (14).  10. Combustion chamber according to one of claims 4 to 9, wherein the distance (50) corresponding to the height of the recess (6) in the concave bowl (14) is between one tenth and one quarter of the depth (140) of the bowl (14). 11. Piston (40) spécifiquement adapté pour une chambre de combustion du type selon une des revendications 1 à 10, ayant un axe central XX' de symétrie et étant agencé pour se déplacer en translation selon cet axe central XX', comprenant une paroi supérieure et comprenant une cavité formant un bol concave (14) comportant un téton central (42) et une partie périphérique (44) entourée par une zone de chasse annulaire (45), caractérisé en ce que ladite partie périphérique (44) comporte: une portion concave principale (141) joignant le téton central (42) ; en position adjacente externe à la portion concave principale (141), des moyens (142) d'éclatement d'un jet de carburant guidé par la portion concave principale (141) pour décoller ledit jet de la partie périphérique (44) ; et une portion supérieure (143) joignant ladite chasse annulaire (45).  11. Piston (40) specifically adapted for a combustion chamber of the type according to one of claims 1 to 10, having a central axis XX 'of symmetry and being arranged to move in translation along this central axis XX', comprising a top wall and comprising a concave bowl-shaped cavity (14) having a central stud (42) and a peripheral portion (44) surrounded by an annular hunting area (45), characterized in that said peripheral portion (44) comprises: a portion main concave (141) joining the central stud (42); in an adjacent external position to the main concave portion (141), means (142) for bursting a fuel jet guided by the main concave portion (141) to detach said jet from the peripheral portion (44); and an upper portion (143) joining said annular flush (45). 12. Piston selon la revendication 11, dans lequel les moyens (142) d'éclatement de jet comprennent au moins un décrochement radial (6) vers l'extérieur formé dans ladite partie périphérique (44) en vis-à-vis du sommet du téton central (42).  12. Piston according to claim 11, wherein the jet burst means (142) comprise at least one outward radial recess (6) formed in said peripheral portion (44) facing the apex of the central nipple (42).
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