PISTON A DISSIPATION THERMIQUE AMELIOREE [cool] La présente inventionIMPROVED THERMAL DISSIPATION PISTON [cool] The present invention
concerne un piston pour moteur de véhicules automobiles. [0002 L'invention s'applique à tout type de moteurs de véhicules automobiles, qu'ils soient diesel ou à essence. [0003] Lors du fonctionnement d'un moteur, les cycles de combustion génèrent des flux thermiques qui sont dissipés pour partie dans les gaz d'échappement, et pour partie dans l'architecture qui entoure la chambre de combustion, notamment le piston dont on considère qu'il conduit un tiers de l'ensemble des flux thermiques produits. [0004 Il en résulte un échauffement important du piston qui doit alors être refroidi par un jet d'huile projeté par barbotage dans le bac carter ou par des buses. Ce lubrifiant vient io au contact de la voûte intérieure du corps du piston et parfois, est conduit dans des galeries aménagées dans le corps même du piston. [0005] Les flux thermiques qui sont issus de la face extérieure de combustion du corps du piston, en contact avec la chambre de combustion, s'équilibrent par les échanges avec l'huile, les gaz et les segments placés dans des gorges aménagées sur la jupe 15 latérale du corps du piston. [0006] En particulier, on évalue à un tiers la proportion de ces flux qui sont évacués à travers la segmentation, ce qui provoque un échauffement important de la zone gorge/segment, avec pour conséquence qu'aux températures atteintes l'huile accumulée en fond de gorge peut former des dépôts qui viennent remplir la gorge, 20 modifier la dynamique de la segmentation, voire dégrader le fonctionnement du moteur par augmentation de la consommation d'huile et de carburant, jusqu'à la destruction du mécanisme. 2905145 2 [0007] De plus, le flux thermique qui atteint les segments en traversant le corps du piston a pour effet d'augmenter la température du film d'huile entre les segments et la chemise du cylindre. Ceci conduit à une diminution de la viscosité de l'huile qui sépare alors moins bien les pièces entre elles, d'où un risque de contact sec entre les pièces 5 qui augmente les pertes mécaniques et l'usure. [000s] On comprend dans ces conditions qu'il y aurait avantage à pouvoir dissiper une partie importante des flux thermiques circulant dans le corps du piston vers les zones froides, c'est-à-dire la partie inférieure du piston, de manière à diminuer la proportion des flux se dirigeant vers les gorges et la segmentation. io [0009] La demande de brevet américain n 2005/0087153 décrit un système de dissipation de chaleur constitué par des galeries fermées de forme tubulaire s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe du piston entre une première extrémité située à proximité de la face de combustion jusqu'à une deuxième extrémité située en partie inférieure du corps du piston. Ces galeries sont partiellement remplies d'un métal, ou 15 d'un composé métallique, dont la température de fusion est inférieure à la température à laquelle le corps du piston est soumis en fonctionnement. Du fait de son inertie, le métal liquide circule dans les galeries tubulaires entre les deux extrémités au rythme du mouvement du piston, transportant ainsi périodiquement les calories absorbées dans la partie supérieure du corps du piston vers la partie inférieure plus froide où les 20 calories sont cédées. [0010] Ce système connu présente cependant l'inconvénient d'être très complexe du fait notamment que des galeries fermées contenant un métal de refroidissement doivent être réalisées à l'intérieur du corps du piston. [0011] Aussi, un but de l'invention est de proposer un piston pour moteur de véhicules 25 automobiles, qui permettrait d'obtenir la diminution recherchée des flux thermiques vers 2905145 3 les gorges et la segmentation, ceci d'une manière beaucoup plus simple à réaliser que dans le système connu de la demande de brevet américain précitée. [0012] Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à un piston pour moteur de véhicules automobiles, comprenant un corps de piston présentant une face extérieure 5 de combustion et une voûte intérieure, remarquable en ce que ledit corps du piston comporte un court-circuit thermique apte à dévier vers la voûte intérieure des flux thermiques issus de la face extérieure de combustion. [0013] Ainsi, l'invention a pour effet de modifier le chemin suivi par les flux thermiques dans le corps du piston en favorisant leur écoulement direct vers la voûte intérieure, io plus froide, à travers le court-circuit thermique. Ce résultat est obtenu de manière statique, en non dynamique comme dans le système connu, lequel fonctionne par transport de calories et non par déviation du trajet des flux thermiques comme dans l'invention. [0014] Selon un mode de réalisation, ledit court-circuit thermique est constitué par un 15 coeur intérieur au corps du piston, débouchant sur la voûte intérieure, ledit coeur étant réalisé dans un matériau de conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du matériau du corps du piston. [0015] En particulier, le matériau du corps du piston est de la fonte et le matériau du coeur intérieur est de l'aluminium. 20 [0016] Bien entendu, la forme du court-circuit thermique doit être optimisée en fonction des canaux de flux thermiques que l'on cherche à réaliser. Pour la même raison, ledit court-circuit thermique est constitué d'un seul élément ou d'une pluralité d'éléments, selon les exigences d'architecture. 2905145 4 [0017] Le piston selon l'invention peut être réalisé de manière très simple, selon un procédé remarquable en ce qu'il comprend une étape de coulée du matériau du corps du piston dans un moule contenant au préalable le coeur intérieur. Le matériau de corps vient alors autour du coeur pour obtenir la forme générale du piston. 5 [0018] La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. [0019] La figure 1 est une vue partielle en coupe d'un piston conforme à l'invention. [0020] Sur la figure 1 est représenté partiellement un piston 1 comprenant un corps 10 io de piston délimité par une face extérieure 11 de combustion, une voûte intérieure 12 et une jupe latérale 13. [0021] La face extérieure 11 est adjacente à une chambre 2 de combustion et reçoit une partie, un tiers environ, des flux thermiques produits dans la chambre. [0022] La voûte intérieure 12 est refroidie par un jet 121 d'huile et constitue une zone 15 froide du corps 10 du piston. L'huile est conduite dans des galeries 14 pour refroidir le piston 1. [0023] La jupe latérale 13 comporte des gorges 131 dans lesquelles sont disposés des segments 132 en contact avec une chemise 3 d'un cylindre du moteur lui-même refroidi par un noyau d'eau 20. 20 [0024] Dans les pistons connus, environ un tiers des flux thermiques traversant le corps 10 du piston atteignent la segmentation avec les conséquences mentionnées plus haut concernant le tenue des films 134, 135 d'huile situés entre les fonds de gorges 131 et les segments 132 et entre les segments 132 et la chemise 3. 2905145 5 [0025] Comme le montre la figure 1, afin de réduire ces flux thermiques néfastes, le corps 10 du piston comporte un court-circuit thermique 15 destiné à dévier vers la voûte intérieure 12 une fraction importante des flux thermiques issus de la face extérieure 11 de combustion. 5 [0026] Dans le mode de réalisation de la figure 1, ledit court-circuit thermique est constitué par un coeur 15 intérieur au corps 10 du piston, débouchant sur la voûte intérieure 12, et le coeur 15 est réalisé dans un matériau de conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du matériau du corps 10 du piston. [0027] De cette manière, le trajet suivi par les flux thermiques dans le corps 10 du io piston, schématisés par des flèches F dont la taille est liée à l'importance d'un flux dans une direction donnée, est modifié de sorte que la plus grande partie des flux soient dirigés vers la voûte 12 plutôt que vers la segmentation. [0028] Le matériau du corps 10 du piston peut être de la fonte de conductivité thermique de l'ordre de 50 W/(K.m) et le matériau du coeur intérieur 15 peut être de 15 l'aluminium de conductivité thermique d'environ 240 W/(K.m). [0029] La forme du coeur 15 montré sur la figure 1 n'est donnée qu'à titre indicatif, elle doit en effet être optimisée au cas par cas en fonction des canaux de flux recherchés. [0030] De même, le coeur 15 de la figure 1 est réalisé en un seul élément, mais il est bien entendu que, selon les besoins, il pourrait être réalisé en plusieurs éléments 20 distincts. [0031] Comme indiqué précédemment, le piston de la figure 1 peut être obtenu par coulée du matériau du corps 10 du piston, de la fonte par exemple, dans un moule où a été disposé au préalable le coeur 15 en aluminium. Ainsi, le matériau du corps du piston réalise la forme générale du piston autour du coeur 15. 2905145 6 [0032] En résumé, les avantages du piston tel que montré sur la figure 1 sont : • une meilleure thermique afin de limiter la température dans les gorges 131 et réduire les risques de formation de calamine, • la suppression possible d'un insert dans la première gorge habituellement utilisé 5 pour réduire la calamine, • un bon compromis coût/performances fonctionnelles. relates to a piston for a motor vehicle engine. The invention applies to all types of motor vehicle engines, whether diesel or gasoline. During operation of an engine, the combustion cycles generate heat flows that are partially dissipated in the exhaust gas, and partly in the architecture surrounding the combustion chamber, including the piston which is considers that it drives a third of all thermal flows produced. This results in significant heating of the piston which must then be cooled by an oil jet sprayed into the crankcase or by nozzles. This lubricant comes into contact with the inner vault of the piston body and sometimes is conducted in galleries arranged in the body of the piston. The heat flows that are derived from the outer combustion face of the piston body, in contact with the combustion chamber, are balanced by the exchanges with the oil, the gases and the segments placed in grooves arranged on the lateral skirt of the piston body. In particular, it is estimated to a third the proportion of these flows that are evacuated through the segmentation, which causes a significant heating of the groove / segment zone, with the consequence that at temperatures reached oil accumulated in The bottom of the groove can form deposits that fill the groove, change the dynamics of the segmentation, or even degrade the operation of the engine by increasing the consumption of oil and fuel, until the destruction of the mechanism. In addition, the heat flow that reaches the segments through the piston body has the effect of increasing the temperature of the oil film between the segments and the cylinder liner. This leads to a decrease in the viscosity of the oil which then separates the parts less well between them, resulting in a risk of dry contact between the parts 5 which increases the mechanical losses and wear. In these conditions it is understood that it would be advantageous to be able to dissipate a large part of the thermal flows flowing in the body of the piston towards the cold zones, that is to say the lower part of the piston, so as to decrease the proportion of flows towards the throats and segmentation. [0009] US Patent Application No. 2005/0087153 discloses a heat dissipation system consisting of closed tubes of tubular form extending substantially parallel to the axis of the piston between a first end located near the face of combustion to a second end located in the lower part of the piston body. These galleries are partially filled with a metal, or a metal compound, whose melting temperature is lower than the temperature at which the piston body is subjected to operation. Due to its inertia, the liquid metal circulates in the tubular galleries between the two ends at the rhythm of the movement of the piston, thus periodically transporting the calories absorbed in the upper part of the piston body to the colder lower part where the calories are sold. This known system, however, has the disadvantage of being very complex especially because closed galleries containing a cooling metal must be made inside the piston body. [0011] Also, an object of the invention is to propose a piston for a motor vehicle engine, which would make it possible to obtain the desired reduction of thermal flux towards the grooves and the segmentation, this in a much greater manner. simple to achieve than in the known system of the aforementioned US patent application. This object is achieved, according to the invention, with a piston for a motor vehicle engine, comprising a piston body having an external combustion face 5 and an inner arch, remarkable in that said piston body comprises a thermal short circuit capable of diverting towards the inner vault heat flows from the outer combustion face. [0013] Thus, the invention has the effect of modifying the path followed by the heat flows in the piston body by promoting their direct flow towards the interior vault, io colder, through the thermal short circuit. This result is obtained statically, non-dynamically as in the known system, which operates by calorie transport and not by deviation of the path of heat flows as in the invention. According to one embodiment, said thermal short circuit is constituted by a core inside the piston body, opening onto the inner vault, said core being made of a material of thermal conductivity greater than the thermal conductivity of the material of the piston. piston body. In particular, the material of the piston body is cast iron and the material of the inner core is aluminum. Of course, the form of the thermal short-circuit must be optimized according to the thermal flux channels that one seeks to achieve. For the same reason, said thermal short circuit consists of a single element or a plurality of elements, depending on the architecture requirements. The piston according to the invention can be made very simply, according to a remarkable process in that it comprises a casting step of the material of the piston body in a mold containing the inner core beforehand. The body material then comes around the heart to obtain the general shape of the piston. The following description with reference to the accompanying drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved. Figure 1 is a partial sectional view of a piston according to the invention. In Figure 1 is partially shown a piston 1 comprising a body 10 of a piston defined by an outer face 11 of combustion, an inner vault 12 and a side skirt 13. The outer face 11 is adjacent to a combustion chamber 2 and receives a portion, about a third, of the heat flows produced in the chamber. The inner vault 12 is cooled by a jet 121 of oil and constitutes a cold zone 15 of the body 10 of the piston. The oil is conducted in galleries 14 to cool the piston 1. The side skirt 13 has grooves 131 in which are arranged segments 132 in contact with a jacket 3 of a cylinder of the engine itself cooled by a water core 20. [0024] In the known pistons, about one third of the thermal flows passing through the body 10 of the piston reach the segmentation with the consequences mentioned above concerning the holding of the oil films 134, 135 located between the bottoms of the grooves 131 and the segments 132 and between the segments 132 and the jacket 3. As shown in FIG. 1, in order to reduce these harmful heat flows, the body 10 of the piston has a thermal short-circuit. 15 intended to deflect to the inner vault 12 a large fraction of the thermal flows from the outer face 11 of combustion. In the embodiment of FIG. 1, said thermal short circuit is constituted by a core 15 inside the body 10 of the piston, opening on the inner vault 12, and the core 15 is made of a conductivity material. thermal greater than the thermal conductivity of the material of the body 10 of the piston. In this way, the path followed by the heat flows in the body 10 of the piston, shown schematically by arrows F whose size is related to the importance of a flow in a given direction, is modified so that most of the flow is directed to vault 12 rather than segmentation. The material of the body 10 of the piston may be of thermal conductivity melt of the order of 50 W / (Km) and the material of the inner core 15 may be of about 240 thermal conductivity aluminum. W / (Km). The shape of the core 15 shown in Figure 1 is given only as an indication, it must indeed be optimized case by case depending on the desired flow channels. Similarly, the core 15 of Figure 1 is made of a single element, but it is understood that, depending on the needs, it could be made of several separate elements 20. As indicated above, the piston of Figure 1 can be obtained by casting the material of the body 10 of the piston, the cast iron for example, in a mold where the aluminum core 15 was previously arranged. Thus, the material of the piston body realizes the general shape of the piston around the core 15. In summary, the advantages of the piston as shown in FIG. 1 are: a better temperature in order to limit the temperature in 131 grooves and reduce the risk of scale formation, • the possible removal of an insert in the first throat usually used to reduce scale, • a good compromise cost / functional performance.