FR2962169A1 - Metal alloy piston for diesel type internal combustion engine to displace alternatively in direction and parallel direction to central axis of piston, has non-return valve allowing prevention of passage of liquid phase along direction - Google Patents

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    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
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    • F01P2003/2278Heat pipes

Abstract

The piston has a heat pipe (20) whose hermetic enclosure (21) forms a closed fluid circulation loop with a condenser part (23), a supply pipe (24) and a return pipe (24'). The supply pipe supplies a liquid phase toward an evaporator part (22). The return pipe returns a vapor phase toward the condenser part. The heat pipe comprises a non-return valve (25) i.e. ball type valve, that is arranged in the supply pipe and allows passage of the liquid phase along direction and prevention of the passage of the liquid phase along another direction. The valve is formed with a passage section restriction.

Description

Piston comprenant un caloduc et moteur comprenant un tel piston Piston comprising a heat pipe and engine comprising such a piston

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au refroidissement des pistons et plus particulièrement à un piston comprenant un caloduc. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the cooling of pistons and more particularly to a piston comprising a heat pipe.

Arrière-plan technologique Il est connu que pour répondre à la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, sans réduire la puissance des moteurs de rendre ces moteurs plus compacts afin d'en réduire la consommation en carburant. On augmente ainsi leur puissance spécifique. Toutefois, l'augmentation de la puissance spécifique des moteurs s'accompagne pour les pistons d'une forte augmentation des contraintes en termes de pression et de flux thermique. Technological background It is known to meet the need to reduce greenhouse gas emissions without reducing the power of the engines to make these engines more compact to reduce fuel consumption. This increases their specific power. However, the increase in the specific power of the engines is accompanied for the pistons of a sharp increase in the constraints in terms of pressure and heat flow.

Il est connu à l'exemple du document FR2912188, pour refroidir le piston d'aménager une cavité de refroidissement à l'intérieur de la partie supérieure du piston, ladite cavité comportant au moins deux ouvertures débouchant à la surface du piston coté bielle afin de permettre au fluide de lubrification, qui fait office de fluide caloporteur, d'entrer dans la cavité et d'en sortir. Cependant une telle solution est insuffisante pour évacuer correctement les flux thermiques vus par le piston dans le cas de moteurs à haute puissance spécifique. It is known from the document FR2912188, for cooling the piston to develop a cooling cavity inside the upper part of the piston, said cavity having at least two openings opening on the surface of the piston side connecting rod in order to allow the lubricating fluid, which acts as heat transfer fluid, to enter the cavity and exit. However, such a solution is insufficient to correctly evacuate the thermal flows seen by the piston in the case of high specific power motors.

Il est aussi connu du document US7603977 un piston pour moteur à combustion interne comprenant une cavité de refroidissement aménagée à la circonférence du piston, au niveau des gorges prévues pour recevoir la segmentation, ainsi que des caloducs. It is also known from US7603977 a piston for an internal combustion engine comprising a cooling cavity arranged at the circumference of the piston, at the grooves provided to receive the segmentation, as well as heat pipes.

De conception connue, un caloduc se présente sous la forme d'une enceinte hermétique qui renferme un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide. À un bout du caloduc, celui près d'une source chaude à refroidir, le liquide chauffe et se vaporise en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par cet élément. Ce gaz se diffuse alors dans le caloduc jusqu'à une source froide située à l'autre bout du caloduc où le gaz sera refroidi, jusqu'à ce qu'il se condense pour redevenir à nouveau un liquide, et céder de l'énergie à la source froide. Le liquide retourne ensuite vers l'évaporateur par gravité ou capillarité. Of known design, a heat pipe is in the form of a hermetic enclosure which encloses a fluid in equilibrium with its gaseous phase and its liquid phase. At one end of the heat pipe, the one near a hot source to cool, the liquid heats and vaporizes by storing energy from the heat emitted by this element. This gas is then diffused in the heat pipe to a cold source located at the other end of the heat pipe where the gas will be cooled, until it condenses to become again a liquid, and to give up energy. at the cold source. The liquid then returns to the evaporator by gravity or capillarity.

Dans le document US7603977, chacun des caloducs est disposé de sorte que leur coté évaporateur est orienté vers la surface du piston exposée dans la chambre de combustion et placé dans un trou réalisé dans la cavité de refroidissement, tandis que le coté condenseur est placé dans la cavité de refroidissement. Cependant le fonctionnement des caloducs est perturbé par les mouvements alternatifs du piston, qui impriment des secousses à la phase liquide et la phase gazeuse et perturbent l'évacuation correcte du flux thermique reçu par la surface du piston exposée dans la chambre de combustion vers la cavité de refroidissement. In the document US7603977, each of the heat pipes is arranged so that their evaporator side is oriented towards the surface of the piston exposed in the combustion chamber and placed in a hole made in the cooling cavity, while the condenser side is placed in the cooling cavity. However the operation of the heat pipes is disturbed by the reciprocating movements of the piston, which impart shaking to the liquid phase and the gas phase and disturb the correct evacuation of the heat flow received by the surface of the piston exposed in the combustion chamber to the cavity cooling.

L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. The invention aims to solve one or more of these disadvantages.

L'invention porte ainsi sur un piston en alliage métallique destiné à se déplacer alternativement dans un premier sens puis un second sens parallèlement à un axe central du piston, ledit piston comprenant au moins un caloduc comportant une enceinte hermétique renfermant un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, caractérisé en ce que l'enceinte hermétique forme une boucle fermée de circulation du fluide présentant une partie condenseur, un conduit d'amenée de la phase liquide vers une partie évaporateur, un conduit de retour de la phase vapeur vers la partie condenseur et en ce que le caloduc comporte un clapet anti-retour disposé dans le conduit d'amenée et propre à laisser passer la phase liquide selon le premier sens et à interdire le passage de la phase liquide selon le second sens. Ainsi la circulation des phases vapeur et liquide dans l'enceinte en forme de boucle n'est pas perturbée par les mouvements alternatifs du piston, ce qui améliore le transfert de chaleur entre les parties évaporateur et condenseur du caloduc. The invention thus relates to a metal alloy piston intended to move alternately in a first direction and then a second direction parallel to a central axis of the piston, said piston comprising at least one heat pipe comprising a hermetic enclosure containing a fluid in equilibrium with its gas phase and its liquid phase, characterized in that the hermetic enclosure forms a closed fluid circulation loop having a condenser part, a supply duct for the liquid phase to an evaporator part, a return duct for the vapor phase. to the condenser part and in that the heat pipe comprises a non-return valve disposed in the feed duct and adapted to let the liquid phase pass in the first direction and to prohibit the passage of the liquid phase in the second direction. Thus the circulation of the vapor and liquid phases in the loop-shaped enclosure is not disturbed by the reciprocating movements of the piston, which improves the heat transfer between the evaporator and condenser parts of the heat pipe.

De préférence, le clapet anti-retour est adapté pour d'une part s'ouvrir par inertie au cours du déplacement du piston dans le premier sens afin d'autoriser le passage au travers du clapet d'une fraction de la phase liquide vers la partie évaporateur et pour d'autre part interdire le passage de la phase liquide vers la partie condenseur au cours du déplacement du piston dans le second sens. En effet, l'usage astucieux du jeu des inerties mise en jeu lors des mouvements alternatifs du piston, permet l'actionnement automatique du clapet anti retour. Preferably, the non-return valve is adapted to first open by inertia during movement of the piston in the first direction to allow the passage through the valve of a fraction of the liquid phase to the evaporator part and for the other hand prohibit the passage of the liquid phase to the condenser part during the movement of the piston in the second direction. Indeed, the clever use of the game of inertia put into play during the reciprocating movements of the piston, allows the automatic actuation of the nonreturn valve.

Dans une variante le conduit de retour comprend une restriction de section de passage, afin de permettre le passage de la phase vapeur vers la partie condenseur et d'empêcher que de la phase liquide retourne dans le conduit de retour. Pour des raisons de simplicité de réalisation, de préférence, la restriction est obtenue par un étranglement du conduit de retour.35 Pour des raisons de fiabilité et de coût, de préférence, le clapet anti-retour est du type à bille avec ressort de rappel. La bille est ici l'élément qui par son inertie se déplace et assure l'ouverture et la fermeture du clapet selon le mouvement du piston. Le ressort de rappel contribue aussi à l'étanchéité du clapet en mode fermé. De préférence, le piston comprenant une surface frontale, la partie évaporateur s'étend à proximité de ladite surface frontale, quand la source chaude est du coté de la surface frontale. In a variant, the return duct comprises a passage section restriction, in order to allow the passage of the vapor phase towards the condenser part and to prevent the liquid phase from returning to the return duct. For reasons of simplicity of embodiment, preferably, the restriction is obtained by a constriction of the return duct. For reasons of reliability and cost, preferably, the non-return valve is of the ball type with return spring. . The ball is here the element which by its inertia moves and ensures the opening and closing of the valve according to the movement of the piston. The return spring also contributes to sealing the valve in closed mode. Preferably, the piston comprising a front surface, the evaporator portion extends close to said front surface, when the hot source is on the side of the front surface.

10 De préférence, le piston comprenant une jupe, la partie condenseur s'étend à proximité de ladite jupe, afin de permettre une meilleure évacuation de la chaleur. Preferably, the piston comprising a skirt, the condenser portion extends close to said skirt, in order to allow better evacuation of heat.

De préférence, le piston comprenant un passage d'un axe de liaison, le au moins un caloduc est disposé dans le piston d'un coté ou de l'autre dudit passage. Preferably, the piston comprising a passage of a connecting pin, the at least one heat pipe is disposed in the piston on one side or the other of said passage.

De préférence, la partie évaporateur s'étend en arc de cercle autour de l'axe central. Preferably, the evaporator portion extends in an arc around the central axis.

Dans une variante, le conduit d'amenée et le conduit de retour sont disposés côte à côte, en contact, afin d'obtenir un caloduc compact. In a variant, the supply duct and the return duct are arranged side by side, in contact, in order to obtain a compact heat pipe.

Dans une autre variante, le conduit d'amenée et le conduit de retour sont raccordés à au moins une de leur extrémité par un capuchon de fermeture, ce qui permet une fabrication plus aisée. In another variant, the supply duct and the return duct are connected to at least one of their end by a closure cap, which allows easier manufacture.

25 De préférence, le piston comporte au moins un caloduc inséré à la coulée de l'alliage métallique lors du moulage dudit piston. Preferably, the piston comprises at least one heat pipe inserted in the casting of the metal alloy during molding of said piston.

L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un piston de l'invention. 30 The invention also relates to an internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one piston of the invention. 30

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux 35 figures dans lesquelles : 15 20 - La figure 1 est une représentation schématique d'un piston comprenant un caloduc selon un premier mode de réalisation. - La figure 2 est une représentation schématique d'un caloduc selon un second mode de réalisation. - La figure 3 est une représentation schématique d'un caloduc selon un autre mode de réalisation - La figure 4 est présente en vue de dessus un piston comprenant plusieurs caloducs disposés en cercle. - La figure 5 présente une vue de dessus d'un piston 3 comprenant deux caloducs disposés dans ledit piston chacun d'un coté du passage de l'axe de liaison du piston. - La figure 6 présente une vue de coté du piston présenté en vue de dessus à la figure 5. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages will appear on reading the following description of a particular embodiment, not limiting of the invention, with reference to the figures in which: FIG. 1 is a schematic representation of a piston comprising a heat pipe according to a first embodiment. - Figure 2 is a schematic representation of a heat pipe according to a second embodiment. - Figure 3 is a schematic representation of a heat pipe according to another embodiment - Figure 4 is present in top view a piston comprising a plurality of heat pipes arranged in a circle. - Figure 5 shows a top view of a piston 3 comprising two heat pipes disposed in said piston each on one side of the passage of the connecting axis of the piston. - Figure 6 shows a side view of the piston shown in a top view in Figure 5.

Description détaillée La figure 1 présente une coupe partielle d'un moteur à combustion interne 1 à injection directe, en particulier de type Diesel. Le moteur 1 comprend au moins une chambre de combustion 2 délimitée par un piston 3, une culasse 4, et un cylindre 5. Le piston 3 et le cylindre 5 ont un axe central Z. Par ailleurs, le moteur 1 comprend un injecteur 16 implanté dans la culasse 4. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 shows a partial section of an internal combustion engine 1 with direct injection, in particular of diesel type. The engine 1 comprises at least one combustion chamber 2 delimited by a piston 3, a cylinder head 4, and a cylinder 5. The piston 3 and the cylinder 5 have a central axis Z. Furthermore, the engine 1 comprises an injector 16 implanted in the cylinder head 4.

Le piston 3 comprend de plus une surface frontale S amenée à être en contact avec les gaz de combustion et un bord externe 6 cylindrique. La surface frontale S comprend une couronne supérieure 7 qui peut être plane, une cavité interne ou bol 8. Le bol 8 peut être centré par rapport à l'axe central Z. Le bol 8 peut aussi comprendre un bossage central 9 formant une élévation dans le bol 8. The piston 3 further comprises a front surface S brought to be in contact with the combustion gases and an outer cylindrical edge 6. The front surface S comprises an upper ring 7 which may be flat, an internal cavity or bowl 8. The bowl 8 may be centered with respect to the central axis Z. The bowl 8 may also comprise a central boss 9 forming an elevation in the bowl 8.

En outre, le piston 3 comprend un passage 10 cylindrique destiné à ce recevoir un axe de liaison d'une bielle, non représentée, avec le piston 3. In addition, the piston 3 comprises a cylindrical passageway 10 for receiving a connecting pin of a connecting rod, not shown, with the piston 3.

Le piston 3 est muni par ailleurs d'au moins une gorge 11 annulaire destiné à recevoir un segment. La figure 1 présente une segmentation classique de moteur à combustion interne ayant pour fonction d'assurer l'étanchéité du piston 3 dans le cylindre 5. La segmentation est composée d'un segment coupe-feu 12, le plus proche de la chambre de combustion, puis un segment d'étanchéité 13 et un segment racleur 14.35 Le piston 3 comprend aussi une jupe 15 assurant le guidage du piston 3 dans le cylindre 5. Le piston 3 est de préférence en alliage métallique pour assurer une bonne conduction de la chaleur. Ainsi le piston 3 peut être par exemple en alliage d'aluminium ou en acier. The piston 3 is also provided with at least one annular groove 11 for receiving a segment. FIG. 1 shows a conventional segmentation of an internal combustion engine whose function is to seal the piston 3 in the cylinder 5. The segmentation is composed of a fire segment 12, the closest to the combustion chamber , then a sealing segment 13 and a scraper ring 14.35 The piston 3 also comprises a skirt 15 for guiding the piston 3 in the cylinder 5. The piston 3 is preferably made of metal alloy to ensure good conduction of heat. Thus the piston 3 can be for example aluminum alloy or steel.

Quand le moteur 1 à combustion fonctionne, le piston 3 est animé d'un mouvement rectiligne alternatif dans le cylindre 5, comme indiquée par les flèches F1 et F2, parallèlement à l'axe Z. When the combustion engine 1 is operating, the piston 3 is driven by a reciprocating rectilinear motion in the cylinder 5, as indicated by the arrows F1 and F2, parallel to the axis Z.

Conformément à l'invention, le piston comprend au moins un caloduc 20. Le caloduc 20 présente de manière connue une enceinte hermétique qui renferme un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide. De préférence, l'enceinte forme un conduit 21 de circulation du fluide en boucle fermée. According to the invention, the piston comprises at least one heat pipe 20. The heat pipe 20 has in known manner a hermetic enclosure which encloses a fluid in equilibrium with its gas phase and its liquid phase. Preferably, the enclosure forms a conduit 21 for circulating the fluid in a closed loop.

Le conduit 21 de circulation comprend une partie dite évaporateur 22, une partie dite condenseur 23. Le conduit 21 comprend aussi une partie faisant office de conduit d'amenée 24 du fluide vers l'évaporateur 22 et une partie faisant office de conduit de retour 24' du fluide vers le condenseur 23. Les conduits d'amenée 24 de retour 24' peuvent être isolées thermiquement. The circulation duct 21 comprises a so-called evaporator part 22, a so-called condenser part 23. The duct 21 also comprises a portion serving as a feed duct 24 for the fluid towards the evaporator 22 and a part serving as a return duct 24 from the fluid to the condenser 23. The return feed pipes 24 '24' can be thermally insulated.

La partie évaporateur 22 du caloduc 20 est disposée du coté d'une source chaude, en l'occurrence ici en direction de la chambre 2 de combustion du moteur 1, à proximité de la couronne supérieure 7. La partie condenseur 23 est disposée du coté d'une source froide. De préférence, la partie condenseur 23 s'étend à proximité de la jupe 15 du piston 3 car celle-ci échange de la chaleur avec le cylindre 5 qui est constamment refroidi par un circuit de refroidissement, non représenté. The evaporator portion 22 of the heat pipe 20 is disposed on the side of a hot source, in this case in the direction of the combustion chamber 2 of the engine 1, near the upper ring 7. The condenser part 23 is disposed on the side from a cold source. Preferably, the condenser portion 23 extends near the skirt 15 of the piston 3 because it exchanges heat with the cylinder 5 which is constantly cooled by a cooling circuit, not shown.

De préférence, le caloduc 20 comporte un clapet anti-retour 25 disposé dans le conduit 21 de circulation du fluide et propre à laisser passer la phase liquide selon un premier sens de déplacement du piston 3 et à interdire le passage de la phase liquide selon un second sens de déplacement du piston 3. Plus précisément, le clapet anti-retour 25 est placé dans le conduit d'amenée 24 destinée à permettre le passage de la phase liquide de la partie condenseur 23 vers la partie évaporateur 22. Le clapet anti-retour 25 est monté de manière à n'autoriser que la circulation de la phase liquide du coté condenseur 23 vers le coté évaporateur 22. Le clapet anti-retour 25 illustré en figure 1 est du type à bille, qui a pour avantage d'être simple, robuste et d'un coût très faible. Preferably, the heat pipe 20 comprises a non-return valve 25 disposed in the conduit 21 for circulating the fluid and capable of allowing the liquid phase to pass in a first direction of movement of the piston 3 and to prohibit the passage of the liquid phase according to a second direction of movement of the piston 3. More specifically, the nonreturn valve 25 is placed in the supply duct 24 intended to allow the passage of the liquid phase of the condenser part 23 to the evaporator part 22. The anti-return valve 25 is mounted so as to allow only the circulation of the liquid phase of the condenser side 23 towards the evaporator side 22. The nonreturn valve 25 illustrated in FIG. 1 is of the ball type, which has the advantage of being simple, robust and very low cost.

Comme illustré schématiquement en figure 1, le clapet anti-retour 25 comprend donc une bille 26, et un ressort de rappel 27. Le ressort 27 vient à une de ses extrémités en appui contre une butée 28 tandis que l'autre extrémité vient en appui sur la bille 26. Sous l'action du ressort 27, la bille 26 est appliquée sur un siège 29 pour obstruer le passage de la phase liquide. As illustrated schematically in FIG. 1, the nonreturn valve 25 therefore comprises a ball 26 and a return spring 27. The spring 27 comes to one of its ends bearing against a stop 28 while the other end bears against on the ball 26. Under the action of the spring 27, the ball 26 is applied to a seat 29 to obstruct the passage of the liquid phase.

On notera que dans l'invention, la phase liquide et la phase vapeur circulent dans le caloduc 20 en sens opposé mais ne sont pas mutuellement en contact l'une avec l'autre comme dans un caloduc tubulaire conventionnel rectiligne et clos. De plus, contrairement aux caloducs fonctionnant par capillarité, le caloduc 20 ne comprend pas de réseau capillaire dans le conduit 21, ce qui en simplifie la conception et la réalisation. It should be noted that in the invention, the liquid phase and the vapor phase circulate in the heat pipe 20 in the opposite direction but are not mutually in contact with each other as in a conventional rectilinear and closed tubular heat pipe. In addition, unlike heat pipes operating by capillarity, the heat pipe 20 does not include a capillary network in the conduit 21, which simplifies the design and implementation.

Le fonctionnement est le suivant : Lorsque le moteur 1 est en fonctionnement, les combustions réalisées dans la chambre de combustion 2 dégagent de la chaleur et permettent l'animation du piston 3 d'un mouvement rectiligne alternativement selon les flèches F1 et F2. Le piston 3 reçoit une partie de cette chaleur au niveau de sa surface frontale S, qui par conduction dans le corps du piston 3 atteint la partie évaporateur 22 du caloduc 20. The operation is as follows: When the engine 1 is in operation, the combustion made in the combustion chamber 2 give off heat and allow the animation of the piston 3 of a rectilinear motion alternately according to the arrows F1 and F2. The piston 3 receives a portion of this heat at its front surface S, which by conduction in the body of the piston 3 reaches the evaporator portion 22 of the heat pipe 20.

Au cours d'un mouvement descendant du piston 3, selon la flèche F2, la bille 26, sous l'effet de son inertie décolle de son siège 29. Par ailleurs, le ressort 27 est prévu d'être taré suffisamment faiblement pour ne pas contrarier cette action. Le clapet anti-retour 25 est alors ouvert. Au cours de ce même mouvement, une fraction de la phase liquide, elle aussi sous l'effet de son inertie, de trouve à traverser le clapet anti-retour 25 ouvert, remontant ainsi vers la partie évaporateur 22. During a downward movement of the piston 3, according to the arrow F2, the ball 26, under the effect of its inertia takes off from its seat 29. Moreover, the spring 27 is expected to be tared sufficiently weakly not to to thwart this action. The nonreturn valve 25 is then open. During this same movement, a fraction of the liquid phase, also under the effect of its inertia, finds its way through the non-return valve 25 open, thus going up to the evaporator part 22.

Au cours d'un mouvement ascendant du piston 3, selon la flèche F1, l'inertie de la bille 26 et l'action du ressort 27 applique la bille 26 contre le siège 29. Le clapet anti-retour 25 est alors fermé et empêche la phase liquide présente de revenir vers le coté condenseur 23 par gravité et par inertie. During an upward movement of the piston 3, according to the arrow F1, the inertia of the ball 26 and the action of the spring 27 applies the ball 26 against the seat 29. The non-return valve 25 is then closed and prevents the liquid phase has to return to the condenser side 23 by gravity and by inertia.

La combinaison du clapet anti-retour 25, des mouvements alternatifs du piston 3 et du jeu des inerties de la phase liquide et de la bille 26 permettent ainsi de « pomper » la phase liquide du coté condenseur 23 pour le faire remonter vers le coté évaporateur 22 par le conduit d'amenée 24 du conduit 21 en boucle fermée, et d'obtenir ainsi un caloduc 20 fonctionnant contre la gravité sans utiliser le moyen classique du réseau capillaire, ce qui simplifie la conception et la réalisation dudit caloduc 20. The combination of the check valve 25, the reciprocating movements of the piston 3 and the play of the inertias of the liquid phase and of the ball 26 thus make it possible to "pump" the liquid phase on the condenser side 23 to make it rise towards the evaporator side 22 by the supply conduit 24 of the conduit 21 in a closed loop, and thus obtain a heat pipe 20 operating against gravity without using the conventional means of the capillary network, which simplifies the design and production of said heat pipe 20.

La partie évaporateur 22 est donc alimentée régulièrement en fluide sous phase liquide qui, sous l'effet de la chaleur en provenance de la chambre de combustion 2, s'évapore. La phase vapeur ainsi générée retourne ensuite par le conduit de retour 24' vers la partie condenseur 23 où la chaleur est évacuée par la jupe 15 vers le cylindre 5. The evaporator part 22 is therefore regularly supplied with liquid phase fluid which, under the effect of the heat coming from the combustion chamber 2, evaporates. The vapor phase thus generated then returns via the return duct 24 'to the condenser part 23 where the heat is discharged through the skirt 15 to the cylinder 5.

Ce mode de réalisation a encore pour avantage de permettre la simplification de la conception du piston. En effet, il n'est pas nécessaire de prévoir dans le piston 3 les passages classiques de circulation d'huile à proximité de la surface frontale S pour assurer l'évacuation de la chaleur et le refroidissement du piston. This embodiment also has the advantage of allowing the simplification of the design of the piston. Indeed, it is not necessary to provide in the piston 3 the conventional oil circulation passages near the front surface S to ensure the evacuation of heat and the cooling of the piston.

La figure 2 présente maintenant un second mode de réalisation. Ce second mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation présenté en figure 1 en ce que le conduit de retour 24'comprend une restriction 30 de section de passage. Cette restriction 30 permet le passage de la phase vapeur, mais présente une ouverture de taille insuffisante pour que la phase liquide repasse par inertie dans le conduit de retour 24' lors des mouvements descendants du piston 3. Avantageusement, la restriction 30 peut être réalisée par un étranglement du conduit de retour 24'. Figure 2 now shows a second embodiment. This second embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the return duct 24 'comprises a passage section restriction. This restriction 30 permits the passage of the vapor phase, but has an opening of insufficient size for the liquid phase to pass through the return duct 24 'by inertia during the downward movements of the piston 3. Advantageously, the restriction can be achieved by a throttling of the return duct 24 '.

La figure 3 présente un autre mode de réalisation de caloduc 20', qui diffère du précédent mode de réalisation présenté en figure 2 en ce qu'il est formé d'un conduit d'amenée 24 et d'un conduit de retour 24' disposés côte à côte, en contact, et de capuchons 32, 33 de fermeture disposés en extrémité des conduits, respectivement coté de la partie évaporateur 22 et de la partie condenseur 23. Les capuchons 32, 33 de fermeture peuvent être soudés aux conduits d'amenée 24 et de retour 24' ou encore sertis. Dans une autre variante, non représentée le caloduc peut être formé d'un tube cintré en U et refermé par un capuchon aux extrémités libres. FIG. 3 shows another embodiment of heat pipe 20 ', which differs from the previous embodiment shown in FIG. 2 in that it is formed of a supply duct 24 and a return duct 24' arranged side-by-side, in contact, and closure caps 32, 33 disposed at the end of the ducts, respectively side of the evaporator portion 22 and the condenser portion 23. The closure caps 32, 33 may be welded to the supply ducts 24 and 24 'back or crimped. In another variant, not shown the heat pipe may be formed of a U-shaped bent tube and closed by a cap at the free ends.

La figure 4 présente, en vue de dessus, un piston 3 comprenant plusieurs caloducs 20 tels que présentés en figure 2. Comme l'illustre encore la figure 4, les caloducs 20 sont disposés dans le piston 3 sensiblement en cercle autour de l'axe Z, d'un coté ou de d'autre du passage 10. En effet, la présence de ce passage 10 ne permet pas de placer aisément un caloduc dans cette zone. FIG. 4 shows, in plan view, a piston 3 comprising several heat pipes 20 as shown in FIG. 2. As FIG. 4 further illustrates, the heat pipes 20 are arranged in the piston 3 substantially in a circle around the axis Z, on one side or the other of the passage 10. Indeed, the presence of this passage 10 does not easily place a heat pipe in this area.

Dans cette configuration, la partie évaporateur 22 est disposée de manière à s'étendre à proximité de la surface frontale S du piston 3 en contact avec la combustion, tandis que la partie condenseur 23 est disposée à proximité du bord de la jupe 15. La répartition des caloducs 20 autour de l'axe Z peut être sensiblement régulière, pour une évacuation homogène de la chaleur, ou choisie en fonction par exemple de la présence de points chauds créés par des zones de combustion au point d'impact des jets pulvérisés de carburant, sur la surface frontale S. In this configuration, the evaporator portion 22 is arranged to extend near the front surface S of the piston 3 in contact with the combustion, while the condenser portion 23 is disposed near the edge of the skirt 15. The The distribution of the heat pipes 20 around the Z axis can be substantially regular, for a homogeneous heat dissipation, or chosen as a function, for example, of the presence of hot spots created by combustion zones at the point of impact of the sprayed jets. fuel, on the front surface S.

La figure 5 et la figure 6 présentent, respectivement en vue de dessus et en vue de coté, dans le plan du passage 10 de l'axe de liaison du piston, un piston 3 comprenant deux caloducs 40, disposés chacun d'un coté du passage 10 de l'axe de liaison du piston 3. Dans cette variante, les parties condenseur 23 et évaporateur 22 des caloducs 40 s'étendent en arc de cercle, les conduits d'amenée 24 et de retour 24' reliant les cotés condenseur 23 et évaporateur 22 étant situés à proximité du passage 10 de l'axe de liaison du piston, afin de couvrir au mieux le refroidissement de la surface frontale S. FIG. 5 and FIG. 6 show, respectively in top view and in side view, in the plane of the passage 10 of the connecting axis of the piston, a piston 3 comprising two heat pipes 40, each disposed on one side of the passage 10 of the connecting axis of the piston 3. In this variant, the condenser 23 and evaporator 22 portions of the heat pipes 40 extend in a circular arc, the supply ducts 24 and return 24 'connecting the condenser sides 23 and evaporator 22 being located near the passage 10 of the connecting axis of the piston, to best cover the cooling of the front surface S.

La fabrication du piston 3 peut se faire avantageusement selon les principales étapes suivantes : - une étape de fourniture des caloducs, - une étape d'installation des caloducs dans un moule de piston, - une étape de coulée de l'alliage métallique du piston dans le moule, The manufacture of the piston 3 can advantageously be carried out according to the following main steps: a step of supplying the heat pipes, a step of installing the heat pipes in a piston mold, a step of casting the metal alloy of the piston in the mold,

Les caloducs sont ainsi parfaitement maintenus insérés dans le piston et en bon contact thermique. The heat pipes are thus perfectly maintained inserted in the piston and in good thermal contact.

L'invention ne se limite pas aux motorisations Diesel et convient à tout type de moteur à combustion interne ou machine à mouvement alternatif de piston dont le ou les pistons doivent être refroidis.30 The invention is not limited to diesel engines and is suitable for any type of internal combustion engine or reciprocating piston machine whose piston or pistons must be cooled.

Claims (13)

REVENDICATIONS1. Piston en alliage métallique destiné à se déplacer alternativement dans un premier sens puis un second sens parallèlement à un axe central (Z) du piston, ledit piston comprenant au moins un caloduc (20, 20', 40) comportant une enceinte hermétique (21) renfermant un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, caractérisé en ce que l'enceinte hermétique (21) forme une boucle fermée de circulation du fluide présentant une partie condenseur (23), un conduit d'amenée (24) de la phase liquide vers une partie évaporateur (22), un conduit de retour (24') de la phase vapeur vers la partie condenseur (23) et en ce que le caloduc (20, 20', 40) comporte un clapet anti-retour (25) disposé dans le conduit d'amenée (24) et propre à laisser passer la phase liquide selon le premier sens et à interdire le passage de la phase liquide selon le second sens. REVENDICATIONS1. Metal alloy piston intended to move alternately in a first direction and then a second direction parallel to a central axis (Z) of the piston, said piston comprising at least one heat pipe (20, 20 ', 40) comprising a hermetic enclosure (21) comprising a fluid in equilibrium with its gaseous phase and its liquid phase, characterized in that the hermetic enclosure (21) forms a closed fluid circulation loop having a condenser part (23), a supply duct (24) of the liquid phase to an evaporator part (22), a return pipe (24 ') from the vapor phase to the condenser part (23) and the heat pipe (20, 20', 40) comprises a nonreturn valve (25) arranged in the feed duct (24) and adapted to let the liquid phase pass in the first direction and to prohibit the passage of the liquid phase in the second direction. 2. Piston selon la revendicationl, caractérisé en ce que le clapet anti-retour est adapté pour d'une part s'ouvrir par inertie au cours du déplacement du piston dans le premier sens afin d'autoriser le passage au travers du clapet d'une fraction de la phase liquide vers la partie évaporateur (22) et pour d'autre part interdire le passage de la phase liquide vers la partie condenseur (23) au cours du déplacement du piston dans le second sens. 2. Piston according to claim 1, characterized in that the non-return valve is adapted to firstly open by inertia during the movement of the piston in the first direction to allow passage through the valve of a fraction of the liquid phase to the evaporator portion (22) and further prohibit the passage of the liquid phase to the condenser portion (23) during the displacement of the piston in the second direction. 3. Piston selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit de retour (24') comprend une restriction (30) de section de passage. 3. Piston according to claim 1 or claim 2, characterized in that the return duct (24 ') comprises a passage section restriction (30). 4. Piston selon la revendication 3, caractérisé en ce que la restriction est obtenue par un étranglement du conduit de retour (24'). 4. Piston according to claim 3, characterized in that the restriction is obtained by a constriction of the return duct (24 '). 5. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (25) est du type à bille avec ressort de rappel. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the non-return valve (25) is of the ball type with return spring. 6. Piston l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston comprenant une surface frontale (S), la partie évaporateur (22) s'étend à proximité de ladite surface frontale (S). 6. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the piston comprising a front surface (S), the evaporator portion (22) extends close to said front surface (S). 7. Piston l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston comprenant une jupe (15), la partie condenseur (22) s'étend à proximité de ladite jupe (15). 7. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the piston comprising a skirt (15), the condenser portion (22) extends close to said skirt (15). 8. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, le piston comprenant un passage (10) d'un axe de liaison, le au moins un caloduc (20, 40) est disposé dans le piston d'un coté ou de l'autre dudit passage (10). 8. Piston according to any one of the preceding claims, characterized in that, the piston comprising a passage (10) of a connecting pin, the at least one heat pipe (20, 40) is disposed in the piston of a side of the said passage (10). 9. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie évaporateur (22) s'étend en arc de cercle autour de l'axe central (Z). 9. Piston according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaporator portion (22) extends in an arc around the central axis (Z). 10. Piston l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le conduit d'amenée (24) et le conduit de retour (24') sont disposés côte à côte, en contact. 10. Piston one of claims 1 to 8, characterized in that the supply duct (24) and the return duct (24 ') are arranged side by side in contact. 11. Piston selon la revendication 9, caractérisé en ce que le conduit d'amenée (24) et le conduit de retour (24') sont raccordés à au moins une de leur extrémité par un capuchon (32, 33) de fermeture. 11. Piston according to claim 9, characterized in that the supply duct (24) and the return duct (24 ') are connected to at least one of their end by a closure cap (32, 33). 12. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un caloduc (20, 20', 40) inséré à la coulée de l'alliage métallique lors du moulage dudit piston. 12. Piston according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one heat pipe (20, 20 ', 40) inserted in the casting of the metal alloy during molding of said piston. 13. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un piston selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one piston according to any one of the preceding claims.
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