FR2920832A1 - Moteur a combustion interne comportant un piston muni de moyens de guidage des vapeurs de carburant vers la bougie de prechauffage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un moteur (12) à combustion interne à allumage par compression comportant au moins un cylindre et une chambre de combustion (22) associée, une culasse portant un injecteur (36) et une bougie de préchauffage (54) muni d'un élément de chauffage (60), un piston (30) comportant un bol de combustion (32) pourvu d'un bossage (40), caractérisé en ce que le bossage (40) du piston (30) comporte des moyens de guidage (62, 64, 72) aptes à diriger au moins un champ de vapeurs (V) de carburant d'un jet d'allumage (52a) vers l'élément de chauffage (60) de la bougie de préchauffage (54) pour ramener ledit champ de vapeurs (V) au voisinage de l'élément de chauffage (60) de manière à accroître l'interaction entre l'élément de chauffage (60) et le champ de vapeurs (V) pour favoriser l'auto-allumage du mélange air/carburant, en particulier lors d'un démarrage à froid.

Description

"Moteur à combustion interne comportant un piston muni de moyens de guidage des vapeurs de carburant vers la bougie de préchauffage" L'invention propose un moteur à combustion interne 5 comportant un piston muni de moyens de guidage des vapeurs de carburant vers la bougie de préchauffage. L'invention propose plus particulièrement un moteur à combustion interne à allumage par compression, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un cylindre et une io chambre de combustion associée qui est délimitée axialement, dans sa partie supérieure, par la face inférieure d'une culasse du moteur et, dans sa partie inférieure, par la face supérieure d'un piston d'axe vertical qui coulisse alternativement dans le cylindre, dans lequel le piston comporte un bol de combustion délimité par 15 une ouverture dans la face supérieure et une paroi interne qui s'étend depuis une gorge annulaire jusqu'à un bossage qui se raccordent par un fond sensiblement horizontal à partir duquel s'étend verticalement le bossage, dans lequel la culasse porte au moins un injecteur apte à pulvériser le carburant sous la forme 20 d'une nappe d'injection sensiblement conique formée de plusieurs jets et dont au moins l'un desdits jets, dit jet proximal d'allumage, est susceptible d'être sélectivement chauffé, en particulier lors du démarrage à froid, par au moins une bougie de préchauffage dont l'extrémité inférieure forme un élément de chauffage qui, 25 s'étendant à l'intérieur de la chambre de combustion, est apte à vaporiser au moins une partie du carburant liquide du jet proximal d'allumage adjacent en un champ de vapeurs propre à améliorer l'auto-allumage du mélange air/carburant. La combustion du carburant dans de tels moteurs à 30 allumage par compression, notamment du type Diesel, est obtenue par auto-inflammation du mélange air/carburant présent dans les chambres de combustion des cylindres du moteur. 2 La combustion dépend notamment de la pression et de la température du mélange. Ainsi à chaque pression du mélange correspond une température d'inflammation et les valeurs de la pression et de la température qui provoquent l'auto-inflammation du carburant évoluent respectivement de façon opposée. Par conséquent, lorsque la pression augmente, la température qui permet la combustion optimale du carburant diminue et inversement lorsque la température du mélange air/carburant augmente, la pression qui permet la combustion io optimale du carburant diminue. De manière connue, la mise sous pression du mélange air/carburant est provoquée par la compression du mélange à l'intérieur de chaque chambre de combustion d'un cylindre par le piston et on parle usuellement de taux de compression ou rapport 15 volumétrique pour quantifier la compression. Or, on recherche actuellement à la réduire le taux de compression dans les moteurs, en particulier Diesel, afin notamment de répondre aux nouvelles normes de pollution et d'augmenter la puissance des moteurs. 20 La réduction sans cesse accrue des taux de compression provoque des problèmes lorsque tant la température du moteur que la température du mélange air/carburant injecté dans les chambres de combustion des cylindres sont froides ou faibles, c'est à dire notamment lors du démarrage du moteur et en 25 particulier lors de démarrage dit "à froid". Dans le cas le plus critique du démarrage à froid, les pistons ne peuvent en effet fournir qu'une pression maximale limitée qui dépend principalement de leur course et du taux de remplissage de la chambre de combustion. De surcroît, plus la 30 pression à fournir par les pistons est élevée plus la consommation d'énergie est importante. Lors du démarrage à froid d'un moteur, les pistons ne peuvent donc pas toujours fournir une pression suffisamment 3 élevée pour réaliser de manière satisfaisante l'auto-inflammation du mélange air/carburant dans chaque chambre de combustion ou pour permettre de réaliser une combustion qui soit complète. De plus, la charge de carburant non brûlée est dans ce cas enflammée lors d'un cycle suivant ce qui provoque une variation importante du couple du moteur pouvant endommager certains organes. C'est pourquoi, lorsque les températures sont par exemple comprises entre 0°C et -30°C, on constate généralement des io difficultés de démarrage du moteur, cela se traduit principalement par un temps de démarrage long, des instabilités moteurs qui affectent l'agrément de conduite, de fortes émissions de polluants et une surconsommation. Afin de favoriser l'auto-inflammation du mélange 15 air/carburant et de diminuer l'énergie consommée pour comprimer le mélange, on utilise généralement un dispositif auxiliaire de démarrage des bougies de préchauffage associées à chaque cylindre. Chaque cylindre comporte au moins une bougie de 20 préchauffage comportant notamment une partie supérieure pour sa fixation dans la culasse du moteur et une partie inférieure de chauffage comportant des moyens internes de chauffage destinés à chauffer un élément de chauffage situé à son extrémité inférieure. 25 L'élément de chauffage de la bougie s'étend au moins en partie à l'intérieur de la chambre de manière à être au moins partiellement en contact avec le carburant ou le mélange air/carburant introduit dans la chambre de combustion du moteur. L'élément de chauffage est susceptible d'augmenter la 30 température du mélange air/carburant dans les chambres de combustion, ce qui diminue corrélativement la pression nécessaire à la combustion du mélange air/carburant. 4 Pour ce faire, les moyens de chauffage de la partie inférieure de la bougie de préchauffage sont activés temporairement pour chauffer l'élément de chauffage, en particulier pendant quelques dizaines de secondes lors du démarrage à froid du moteur, et cela à des températures pouvant atteindre jusqu'à 1250°C de manière à créer un point chaud apte à initier la combustion dans la chambre. Toutefois, l'utilisation de bougie de préchauffage est une solution qui trouve ses limites dans le choix des matériaux, par io exemple les céramiques, tant en raison du coût élevé de tels matériaux que de la puissance importante consommée. L'utilisation seule de bougies de préchauffage ne donne donc pas entière satisfaction, en particulier lorsque le moteur présente un taux de compression réduit, c'est-à-dire notamment 15 inférieur à 17 voir jusqu'à 15 ou 14 pour les moteurs Diesel. De plus, lors du processus de démarrage à froid, il est possible de distinguer deux phases d'interaction avec l'élément de chauffage de la bougie de préchauffage, à savoir une première phase et une deuxième phase qui succède à la première phase. 20 Pendant la première phase, l'élément de chauffage est susceptible d'interagir directement avec au moins un jet de carburant, dit jet proximal d'allumage, lorsque, parcourant un premier trajet depuis l'extrémité inférieure de l'injecteur et en direction de la paroi interne du bol de combustion, ledit jet 25 proximal d'allumage passe à proximité de l'élément de chauffage. Le cas échéant, une première auto-inflammation peut se produire pendant cette première phase d'interaction si les conditions (température, pression etc.) se trouvent réunies. On a déjà proposé dans l'état de la technique de 30 nombreuses solutions pour optimiser l'interaction directe entre le carburant et l'élément de chauffage lors de la première phase d'interaction.

Selon ces solutions, il est notamment proposé de jouer sur le dépassement de la bougie de préchauffage, la forme de l'élément de chauffage, etc. ou encore sur la position des moyens d'injection, voir l'utilisation sélective d'un jet divergent de 5 carburant orienté en direction de l'élément de chauffage. Certaines de ces solutions sont par exemple décrites dans les documents FR-A-2.819.019 ou FR-A-2.879.722 auxquels on se reportera pour de plus amples détails. Les phénomènes d'interaction avec l'élément de chauffage io se produisant lors du processus de démarrage à froid du moteur sont complexes et résultent d'une combinaison d'effets se produisant non seulement lors de la première phase d'interaction mais aussi lors de la deuxième phase. En effet, la deuxième phase correspond à l'interaction se 15 produisant ultérieurement entre l'élément de chauffage de la bougie et le mélange air/carburant environnant qui est constitué par un mélange de carburant liquide et surtout de vapeurs. Or, à la connaissance du demandeur, il n'existe à ce jour dans l'état de la technique pas de solution permettant d'optimiser 20 aussi l'interaction du mélange avec l'élément de chauffage de la bougie lors de la deuxième phase d'interaction pour améliorer le processus de démarrage à froid. L'invention a donc notamment pour but de proposer une solution permettant d'améliorer le démarrage à froid du moteur en 25 optimisant tout particulièrement l'interaction du mélange air/carburant avec l'élément de chauffage lors de la deuxième phase d'interaction. Dans ce but, l'invention propose un moteur à combustion interne du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le 30 bossage du piston comporte des moyens de guidage aptes à diriger au moins le champ de vapeurs de carburant vers l'élément de chauffage de la bougie de préchauffage pour ramener ledit champ de vapeurs au voisinage de l'élément de chauffage de 6 manière à accroître l'interaction entre l'élément de chauffage et le champ de vapeurs pour favoriser l'auto-allumage du mélange air/carburant, en particulier lors d'un démarrage à froid. Grâce à l'invention, on améliore les conditions de démarrage à froid du moteur qui présente ensuite une meilleure stabilité lors de la phase post-démarrage au cours de laquelle la bougie de préchauffage est susceptible de rester en mode chauffage. Avantageusement, l'invention permet encore de limiter la io quantité de carburant injectée lors du démarrage et plus généralement de réduire les problèmes de surconsommation et d'émissions de polluants précités. De plus, on réduit le trajet et le temps de parcours du mélange air/carburant au sein de la chambre de combustion 15 jusqu'à l'élément de chauffage lors de la deuxième phase d'interaction. Avantageusement, le carburant sous forme vapeurs est donc amené au plus tôt, après sa rotation dans le bol de combustion, jusqu'à l'extrémité de l'élément de chauffage de la 20 bougie de préchauffage de manière à optimiser le démarrage à froid en limitant notamment les effets du refroidissement de la chambre de combustion sur le mélange air/carburant. En effet, la chambre de combustion subit un refroidisse-ment en raison des échanges thermiques se produisant au niveau 25 des parois délimitant la chambre, lesquels sont de surcroît particulièrement importants dans les conditions de démarrage à froid. En minimisant le temps de trajet du mélange, on optimise l'interaction secondaire entre l'élément de chauffage et le 30 mélange air/carburant de sorte que le processus de démarrage à froid est amélioré, en particulier le temps de départ du moteur et la stabilité de la combustion après le départ. Selon d'autres caractéristiques de l'invention 7 - les moyens de guidage s'étendent radialement en saillie à partir d'une partie sommitale du bossage ; - les moyens de guidage s'étendent circonférentiellement sur tout ou partie du pourtour du bossage ; - les moyens de guidage sont constitués par un téton qui s'étend circonférentiellement sur un secteur angulaire déterminé qui est défini par rapport à l'axe principal du jet proximal d'allumage ; - les moyens de guidage sont constitués par une lèvre qui io s'étend circonférentiellement tout autour du bossage ; - les moyens de guidage comportent une surface de guidage de type concave qui, s'étendant depuis la surface externe du bossage qu'elle prolonge jusqu'à une arête supérieure, est apte à envelopper le champ de vapeurs et l'orienter en direction 15 de l'élément de chauffage de la bougie de préchauffage ; - l'arête supérieure de la lèvre est circulaire ; - l'arête supérieure du téton est rectiligne ; - l'arête supérieure du téton est curviligne et présente une concavité orientée vers la gorge annulaire ; 20 - le moteur comporte des moyens destinés à produire à l'admission un mouvement tourbillonnaire ordonné du type "swirl" dans le cylindre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la 25 compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale qui représente un cylindre d'un moteur à combustion selon l'état de la technique et qui illustre le parcours des jets de carburant par 30 rapport à l'injecteur et la bougie de préchauffage agencés dans la chambre de combustion que délimite le bol de combustion du piston muni du bossage ; 8 - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale, analogue à la figure 1, qui représente en détail la chambre de combustion et un piston dont le bossage est muni de moyens de guidage selon un exemple de réalisation préféré de l'invention et qui illustre le parcours du jet proximal de carburant et des vapeurs par rapport à l'élément de chauffage et aux moyens de guidage du bossage ; - la figure 3 est une vue schématique de dessus du piston qui représente le téton selon l'exemple de réalisation et le io parcours du jet proximal d'allumage adjacent à l'élément de chauffage de la bougie lors de la première phase d'interaction ; - la figure 4 est une vue schématique de dessus du piston qui représente le téton et le parcours des vapeurs et/ou du carburant du jet proximal d'allumage adjacent à l'élément de 15 chauffage de la bougie successivement lors de la première phase d'interaction et de la deuxième phase d'interaction ; - la figure 5 est une vue schématique de dessus du piston qui représente le téton et le parcours des vapeurs et/ou du carburant du jet proximal d'allumage adjacent à l'élément de 20 chauffage de la bougie, lorsque postérieurement au démarrage, le mélange air/carburant est animé d'un mouvement de swirl ; - la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale, analogue à la figure 2, qui représente en détail la chambre de combustion et un piston dont le bossage est muni de moyens de 25 guidage selon une variante de réalisation ; - la figure 7 est une vue schématique de dessus du piston qui représente la lèvre selon la variante de réalisation des moyens de guidage et le parcours du jet proximal d'allumage adjacent à l'élément de chauffage de la bougie lors de la première 30 phase d'interaction et de la deuxième phase d'interaction. Dans la description qui va suivre et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les termes, tels que "supérieure" et "inférieure", "axial" et "radial" et les orientations "longitudinale", 9 "verticale" et "transversale" pour désigner respectivement des éléments selon les définitions données dans la description et par rapport au trièdre (L, V, T) représenté sur les figures. De plus, les éléments identiques, similaires ou analogues de l'invention seront désignés par les mêmes chiffres de référence. On a représenté à la figure 1, un cylindre 10 d'un moteur à combustion interne 12 selon l'état de la technique qui ne sera pas entièrement détaillé ci-après. io Dans l'exemple de réalisation de l'invention, le moteur 12 est un moteur à injection directe et du type à allumage par compression, en particulier un moteur Diesel, tel qu'un moteur à deux ou quatre soupapes par cylindre 10. Avantageusement, le moteur 12 comporte des moyens (non 15 représentés) aptes à produire un mouvement tourbillonnaire de "swirl" dans les gaz d'admission ou dans le mélange air/carburant On rappellera que le "swirl" correspond à un mouvement aérodynamique ordonné des gaz contenus dans le cylindre 10 qui est colinéaire à l'axe X-X du cylindre. 20 En effet, les mouvements tourbillonnaires sont particulièrement favorables à la stabilité de la combustion de sorte que de nombreux dispositifs ont été développés pour générer de tels mouvements. Le cylindre 10 est réalisé sous la forme d'un alésage 14 25 cylindrique d'axe principal X-X qui s'étend suivant la direction verticale et qui est aménagé dans la partie inférieure du moteur 12, généralement appelée bloc-moteur. Le moteur 12 comporte un conduit d'admission (non représenté) et un conduit d'échappement 16 qui communiquent 30 respectivement par la face inférieure 18 d'une culasse 20 avec une chambre de combustion 22 du cylindre 10. Le conduit d'admission débouche dans la chambre de combustion 22 par un orifice d'entrée (non représenté) et le i0 conduit d'échappement 16 débouche dans la chambre de combustion 22 par un orifice de sortie 24. La culasse 22 comporte une soupape d'admission, susceptible d'obturer l'orifice d'entrée, qui est agencée dans le conduit d'admission de manière à contrôler sélectivement l'introduction des gaz dans la chambre de combustion 22, notamment l'air frais provenant de l'atmosphère. La culasse 22 comporte une soupape d'échappement 26, susceptible d'obturer l'orifice de sortie 24, qui est agencée dans io le conduit d'échappement 16 de manière à permettre l'évacuation des gaz brûlés hors de la chambre de combustion 22. La chambre de combustion 22 est délimitée verticalement suivant l'axe X-X, d'une part dans sa partie inférieure par la face supérieure 28 d'un piston 30 qui coulisse dans le cylindre 10 15 selon un mouvement alternatif de va-et-vient et, d'autre part, dans sa partie supérieure par une portion de la face inférieure 18 de la culasse 20 du moteur 12. L'axe vertical X-X du cylindre 10 est également l'axe principal de symétrie du piston 30. 20 Le piston 30 comporte dans sa face supérieure 28 un bol de combustion 32 qui délimite la partie inférieure de la chambre de combustion 22 et permet de favoriser les mouvements tourbillonnaires du mélange air/carburant. Le bol de combustion 32 comporte une paroi interne 34 qui 25 est par exemple constituée par la paroi latérale d'une gorge annulaire 36 se raccordant avec un fond 38 sensiblement horizontal à partir duquel s'étend verticalement un bossage central 40. Le bol de combustion 32 comporte un bord supérieur 42, ici 30 circulaire, qui délimite dans la face supérieure 28 du piston 30 une ouverture 44 correspondant au diamètre d'entrée du bol. Le moteur 12 étant à injection directe, le cylindre 10 comporte encore des moyens d'injection 46 de carburant, tel Il qu'au moins un injecteur, comportant à son extrémité inférieure un nez d'injection 48 qui débouche directement dans la chambre de combustion 22 pour y pulvériser sélectivement du carburant. Avantageusement, le nez d'injection 48 comporte annulai- rement une pluralité de trous repartis angulairement de manière régulière afin d'injecter de préférence le carburant sous la forme d'une nappe d'injection 50 constituée par l'ensemble des jets 52. Comme illustré par la figure 1, la nappe d'injection 50 est de forme sensiblement conique et les jets 52 sont ici symétriques io en ce qu'ils parcourent des longueurs identiques avant d'entrer en contact avec la paroi interne 34 du bol de combustion 32. Pour favoriser l'augmentation la température du mélange air/carburant, notamment lorsque le moteur est froid, chaque chambre de combustion 22 est avantageusement munie d'une 15 bougie de préchauffage 54. Selon l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, la bougie de préchauffage 54 comporte un corps principal 56 qui est de préférence incliné par rapport à la direction verticale. Le corps principal 56 de la bougie 54 comporte une partie 20 supérieure de fixation, par exemple par vissage, pour son agencement en position de fonctionnement dans un logement complémentaire de la culasse 20 du moteur. Le corps principal 56 de la bougie 54 comporte une partie inférieure de chauffage comportant des moyens internes de 25 chauffage 58 et, à son extrémité inférieure, un élément de chauffage 60 qui s'étend au moins en partie à l'intérieur de la chambre 22. La partie inférieure de chauffage comporte des moyens internes 58, tel qu'au moins une résistance électrique, qui est 30 alimentée électriquement pour chauffer rapidement l'élément de chauffage 60 et le porter à une température très élevée. L'élément de chauffage 60 s'étend au moins partiellement à 12 l'intérieur de la chambre de combustion 22 à partir de la paroi inférieure 18 de la culasse 20. On distingue plus particulièrement parmi les jets 52 de carburant formant la nappe ou cône d'injection 50, un jet dit jet proximal d'allumage 52a qui correspond à celui des jets 52 qui passe au plus près de l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54, c'est-à- dire à celui des jets 52 qui est tangent à l'élément de chauffage 60. C'est plus particulièrement le carburant de ce jet proximal d'allumage 52a qui interagit avec l'élément de chauffage 60 de manière à faciliter la combustion, notamment l'auto-inflammation. La surface externe de l'élément 60 est donc susceptible d'être d'une part au contact avec le carburant liquide du jet proximal 52a de carburant lors de la première phase d'interaction et, d'autre part, avec le mélange air/carburant introduit dans la chambre de combustion 22 lors de la deuxième phase d'interaction. En effet, comme cela a été rappelé en préambule, il est possible de distinguer, notamment lors du processus de démarrage à froid, une première phase, dite d'interaction primaire, et une deuxième phase, dite d'interaction secondaire, succédant à la première phase. On décrira maintenant plus particulièrement chacune desdites première et deuxième phases d'interaction avec l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54 dans le cas d'un moteur 12 selon l'état de la technique représenté à la figure 1. Pendant la première phase d'interaction, le jet proximal d'allumage 52a est susceptible d'interagir directement une première fois avec l'élément de chauffage 60 lorsque, parcourant un premier trajet depuis le nez d'injection 48 et en direction de la paroi interne 34 du bol de combustion 32, il passe à proximité de l'élément de chauffage 60. 13 De préférence, la position de l'élément de chauffage 60 est déterminée de manière que le jet proximal d'allumage 52a interagisse de manière optimale avec l'élément 60. La deuxième phase correspond à l'interaction se produisant ultérieurement entre l'élément de chauffage 60 de la bougie 54 et le mélange air/carburant. Lors de la deuxième phase d'interaction, le mélange de air/carburant est principalement constitué, pour le carburant, par un champ de vapeurs de carburant qui résulte de la vaporisation du carburant liquide opérée par l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54 lors de la première phase d'interaction, tout particulièrement la vaporisation du jet proximal d'allumage 52a. En effet, l'élément de chauffage 60 s'étendant à l'intérieur de la chambre de combustion 22 est apte à vaporiser au moins une partie du carburant liquide du jet d'allumage 52a en un champ de vapeurs V propre à améliorer l'auto-allumage du mélange air/carburant. Comme cela est illustré par la figure 1, le jet proximal d'allumage 52a, c'est-à-dire essentiellement le champ de vapeurs associé, parcourt, depuis la paroi interne 34 du bol 32 avec laquelle il est entré en contact, un second trajet au cours duquel le jet 52a (comme les autres jets 52) s'enroule suivant la gorge annulaire 36 du bol de combustion 32 pour poursuivre ensuite son chemin en direction du bossage 40 situé au centre du bol de combustion 32, en suivant globalement parallèlement le fond 38 du bol. De manière connue, le mélange air/carburant se forme à la rencontre des jets 52, 52a avec les gaz d'admission qui sont avantageusement animés d'un mouvement aérodynamique généré par le conduit d'admission et centré sur l'axe X-X du cylindre 10 (ou du piston) de manière que le mélange air/carburant remonte 14 en direction de la face inférieure 18 de la culasse 20 comportant l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54. De plus, s'agissant plus particulièrement du champ de vapeurs V associé au jet proximal d'allumage 52a, on a pu déterminer que l'interaction du champ de vapeurs avec l'élément de chauffage 60 de la bougie, lors de cette deuxième phase, était faible. En effet, à la suite du parcours réalisé durant la deuxième phase, le champ de vapeurs V tend à stagner au centre de la chambre de combustion 22, globalement au dessus du bossage 40, de sorte que l'interaction des vapeurs avec l'élément de chauffage 60 n'est pas optimale. De surcroît, l'élément de chauffage 60 est susceptible d'être plus ou moins décalé radialement par rapport à l'axe X-X du cylindre en fonction du type de moteur 12, notamment son implantation diffère suivant que le moteur comporte deux ou quatre soupapes. Conformément à l'invention, le bossage 40 du piston 30 comporte des moyens de guidage 62 aptes à diriger au moins le champ de vapeurs V de carburant vers l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54 pour ramener ledit champ de vapeurs V au voisinage de l'élément de chauffage 60 pour accroître l'interaction entre l'élément de chauffage 60 et le champ de vapeurs V et favoriser l'auto-allumage du mélange air/carburant, en particulier lors d'un démarrage à froid. L'utilisation de moyens de guidage selon l'invention permet donc, à mélange air/carburant identique, d'optimiser l'interaction entre au moins les vapeurs de carburant du jet proximal d'allumage 52a et l'élément de chauffage 60 de manière à améliorer le démarrage à froid du moteur 12, à augmenter le couple du moteur et à réduire la consommation de carburant ainsi que la pollution émise dans les gaz d'échappement du moteur, notamment les fumées. 15 On décrira ci-après un exemple de réalisation préféré des moyens de guidage 62 selon l'invention illustrés aux figures 2 à 5. Avantageusement, les moyens de guidage 62 s'étendent radialement en saillie à partir d'une partie sommitale du bossage 40 et s'étendent circonférentiellement sur tout ou partie du pourtour du bossage 40. Selon l'exemple de réalisation, les moyens de guidage 62 sont constitués par un téton 64 formant une excroissance qui s'étend circonférentiellement sur un secteur angulaire déterminé qui est défini par rapport à l'axe principal du jet proximal d'allumage 52a. Avantageusement, le téton 64 formant les moyens de guidage 62 comporte une surface de guidage 66 de type concave qui s'étend verticalement vers le haut depuis la surface externe du bossage 68 qu'elle prolonge jusqu'à une arête supérieure 70. La surface de guidage 66 est apte à envelopper le champ de vapeurs V et l'orienter en direction de l'élément de chauffage 60 de la bougie 54. De préférence, l'arête supérieure 70 du téton 64 est curviligne et présente une concavité orientée vers la gorge annulaire 36 située radialement en vis-à-vis. En variante non représentée, l'arête supérieure 70 du téton 64 est un tronçon de droite globalement rectiligne. Avantageusement, la concavité de la surface de guidage 66 et de l'arête 70 du téton 64 améliore la directivité du renvoi des vapeurs V en direction de l'élément de chauffage 60. Grâce aux moyens de guidage 62, le champ de vapeurs V associé au jet proximal d'allumage 52a est capté et ramené sensiblement à l'aplomb de l'élément de chauffage 60 de manière qu'une nouvelle interaction de chauffage se produise à l'issue de la deuxième phase du parcours, interaction propre à permettre l'auto-inflammation du mélange air/carburant. 16 Avantageusement, la concavité de la surface de guidage 66 est déterminée de manière à diriger rapidement le champ de vapeurs V en direction de l'élément de chauffage 60 de la bougie de préchauffage 54.

De préférence, le moteur 12 comporte des moyens destinés à produire à l'admission un mouvement tourbillonnaire ordonné du type "swirl" dans le cylindre 10 qui est illustré par une flèche S sur la figure 5. Comme illustré par les figures 3 et 4, le débit d'air est relativement faible lors du démarrage de sorte que le mouvement de swirl dans la chambre de combustion 22 est quasiment inexistant. C'est la raison pour laquelle, n'étant pas dévié par le mouvement de swirl, le champ de vapeurs V de carburant remonte, lors de la deuxième phase, sensiblement dans le même plan vertical que celui contenant l'axe principal du jet 52a, axe principal qui est déterminé par le parcours de celui-ci lors de la première phase d'interaction. Ainsi, le positionnement angulaire du téton 64 par rapport au plan vertical contant l'axe principal du jet 52a contribue encore à ce que le téton 64 dévie avec précision le champ de vapeurs V au plus près de l'élément de chauffage 60. On remarquera en revanche que, comme l'illustre la figure 5, après la période de démarrage du moteur 12, le mouvement de swirl dévie alors les vapeurs hors du secteur angulaire du téton 64. Avantageusement, le téton 64 ne perturbe donc nullement le fonctionnement du moteur 12 après la période de démarrage du moteur 12, c'est à dire lorsque le moteur 12 est chaud, et son fonctionnement se déroule alors de manière conventionnelle. On a représenté aux figures 6 et 7, une variante de réalisation des moyens de guidage 62 selon l'invention qui sera 17 décrite ci-après par comparaison avec l'exemple de réalisation précédent. Selon cette variante, les moyens de guidage 62 s'étendent radialement en saillie à partir d'une partie sommitale du bossage 40 et s'étendent circonférentiellement sur tout le pourtour du bossage 40. Plus précisément, les moyens de guidage 62 sont constitués par une lèvre 72 qui, contrairement au téton 64, s'étend circonférentiellement tout autour du bossage 40. io Avantageusement, la lèvre 72 comporte une surface de guidage 66 de type concave qui s'étend verticalement vers le haut depuis la surface externe du bossage 68 qu'elle prolonge jusqu'à une arête supérieure 70. La surface de guidage 66 est apte à envelopper le champ 15 de vapeurs V et l'orienter en direction de l'élément de chauffage 60 de la bougie 54. L'arête supérieure 70 de la lèvre 72 est circulaire et confondue avec le bord supérieur du bossage 40, l'arête supérieure 70 est par conséquent convexe.

20 Avantageusement, la lèvre 72 formant les moyens de guidage 62 selon l'invention permet d'accroître l'interaction du champ de vapeurs V de carburant du jet proximal d'allumage 52a ainsi que celui des jets 52 de carburant qui lui sont adjacents. Grâce à l'invention, la combustion est initiée plus 25 rapidement ce qui réduit donc le temps de démarrage, en particulier à froid, le moteur fonctionne avec une plus grande stabilité après le démarrage ce qui participe à la réduction de la surconsommation et des émissions de polluants. Avantageusement, le bol de combustion 32 du piston 30 30 comportant un bossage 40 muni d'une telle lèvre 72 est susceptible d'être réalisé par tournage de manière conventionnelle.

18 Tel que représenté sur les figures, le bossage 40 présente ici globalement une forme tronconique dont la partie sommitale comporte une face supérieure 74, ici globalement horizontale, qui est délimitée circonférentiellement par un bord supérieur 76 circulaire à partir duquel les moyens de guidage 62 formés par le téton 64 s'étendent radialement en saillie ou qui est confondu avec l'arête supérieure 70 de la lèvre 66. Le moteur à combustion interne 12 représenté aux figures 1, 2 et 6 est par exemple un moteur à quatre soupapes dans io lequel l'injecteur 46 est généralement centré sur l'axe X-X du cylindre 10, comme le sont aussi le bol de combustion 32 et le bossage 40. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à être mise en oeuvre dans un moteur 12 de ce type.

15 En variante, le moteur 12 est du type à deux soupapes par cylindre 10, lequel présente généralement un certain nombre de caractéristiques spécifiques par comparaison avec un moteur à combustion interne précité à quatre soupapes par cylindre. Dans un moteur 12 à deux soupapes, l'injecteur 46 est en 20 effet le plus souvent décentré par rapport à l'axe X-X du cylindre 10 et cela en raison de l'implantation particulière et du diamètre important des deux soupapes d'admission et d'échappement. En effet, les soupapes sont le plus souvent implantées d'un seul et même côté dans la portion de la face inférieure 18 de la 25 culasse 20 dans laquelle elles débouchent, l'injecteur 46 étant par exemple décentré radialement en direction de la soupape d'échappement 26 de manière à compenser une différence de diamètre des soupapes. De même, si l'axe vertical du bol de combustion d'un 30 moteur à quatre cylindres est généralement confondu avec l'axe X-X du cylindre 10 ou du piston 30 de manière à être centré sur l'injecteur 46, tel n'est généralement pas le cas pour un moteur 12 19 à deux soupapes dès lors que l'injecteur 46 est décentré par rapport à l'axe X-X. En effet, le centrage du bol de combustion 32 sur l'axe X-X du cylindre 10 aboutirait, dans le cas d'un moteur 12 à deux soupapes, à un décalage important entre l'axe vertical de l'injecteur 46 et l'axe vertical du bol de combustion 32. Un tel décalage constitue une solution qui conduit cependant à injecter le carburant suivant des jets 52 fortement dissymétriques dont il n'est plus à démontrer qu'ils provoquent d'importantes émissions de substances polluantes, en particulier de particules de suies. Avantageusement dans un moteur 12 à deux soupapes, l'axe vertical du bol de combustion 32 est donc positionné de manière à se trouver à égale distance de l'axe vertical X-X du cylindre 10 et de l'axe vertical de l'injecteur 46 décentré pour limiter la dissymétrie des jets et ne pas limiter les caractéristiques du bol comme son diamètre. Ainsi qu'on l'aura compris, les moyens de guidage 62 selon l'invention sont susceptibles d'être modifiés pour chaque application particulière, notamment en fonction du type de moteur et de la géométrie du bossage 40 du piston 30.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Moteur (12) à combustion interne à allumage par compression, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un cylindre (10) et une chambre de combustion (22) associée qui est délimitée axialement, dans sa partie supérieure, par la face inférieure (18) d'une culasse (20) du moteur (12) et, dans sa partie inférieure, par la face supérieure (28) d'un piston (30) d'axe vertical X-X qui coulisse alternativement dans le cylindre (10), dans lequel le piston (30) comporte un bol de io combustion (32) délimité par une ouverture (44) dans la face supérieure (28) et une paroi interne (34) qui s'étend depuis une gorge annulaire (36) jusqu'à un bossage (40) qui se raccordent par un fond (38) sensiblement horizontal à partir duquel s'étend verticalement le bossage (40), dans lequel la culasse (20) porte 15 au moins un injecteur (46) apte à pulvériser le carburant sous la forme d'une nappe d'injection (50) sensiblement conique formée de plusieurs jets (52) et dont au moins l'un (52a) desdits jets, dit jet proximal d'allumage, est susceptible d'être sélectivement chauffé, en particulier lors du démarrage à froid, par au moins 20 une bougie de préchauffage (54) dont l'extrémité inférieure forme un élément de chauffage (60) qui, s'étendant à l'intérieur de la chambre de combustion (22), est apte à vaporiser au moins une partie du carburant liquide du jet proximal d'allumage (52a) adjacent en un champ de vapeurs (V) propre à améliorer l'auto- 25 allumage du mélange air/carburant, caractérisé en ce que le bossage (40) du piston (30) comporte des moyens de guidage (62, 64, 72) aptes à diriger au moins le champ de vapeurs (V) de carburant vers l'élément de chauffage (60) de la bougie de préchauffage (54) pour ramener 30 ledit champ de vapeurs (V) au voisinage de l'élément de chauffage (60) de manière à accroître l'interaction entre l'élément de chauffage (60) et le champ de vapeurs (V) pour favoriser 21 l'auto-allumage du mélange air/carburant, en particulier lors d'un démarrage à froid.

2. Moteur (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage (62, 64, 72) s'étendent radialement en saillie à partir d'une partie sommitale du bossage (40).

3. Moteur (12) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage (62, 64, 72) s'étendent circonférentiellement sur tout ou partie du pourtour du bossage (40).

4. Moteur (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de guidage (62, 64, 72) sont constitués par un téton (64) qui s'étend circonférentiellement sur un secteur angulaire déterminé qui est défini par rapport à l'axe principal du jet proximal d'allumage (52a).

5. Moteur (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de guidage (62, 64, 72) sont constitués par une lèvre (72) qui s'étend circonférentiellement tout autour du bossage (40).

6. Moteur (12) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage (62, 64, 72) comportent une surface de guidage (66) de type concave qui, s'étendant depuis la surface externe (68) du bossage (40) qu'elle prolonge jusqu'à une arête supérieure (70), est apte à envelopper le champ de vapeurs (V) et l'orienter en direction de l'élément de chauffage (60) de la bougie de préchauffage (54).

7. Moteur (12) selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que l'arête supérieure (70) de la lèvre (72) est circulaire.

8. Moteur (12) selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l'arête supérieure (70) du téton (64) est rectiligne. 22

9. Moteur (12) selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l'arête supérieure (70) du téton (64) est curviligne et présente une concavité orientée vers la gorge annulaire (36).

10. Moteur (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (12) comporte des moyens destinés à produire à l'admission un mouvement tourbillonnaire ordonné du type "swirl" dans le cylindre (10).