FR3029984A3

FR3029984A3 - Piston pour moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR3029984A3
Application number: FR1462520A
Authority: FR
Inventors: Laurent Dutfoy; Remy Normand
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-17

Abstract

Piston (11) pour moteur à combustion interne, comprenant en partie supérieure un bol (12) creusé dans sa zone centrale, entouré par une surface haute (13), caractérisé en ce que la surface haute (13) n'est pas plane, pour limiter le déplacement vers l'extrémité latérale du piston de particules résiduelles d'une combustion.

Description

Piston pour moteur à combustion interne La présente invention concerne un piston pour moteur à combustion interne, ainsi qu'un moteur à combustion interne et un véhicule automobile en tant que tels intégrant un tel piston. Un moteur Diesel de l'état de la technique comprend plusieurs cylindres fermés par une culasse, à l'intérieur desquels coulissent des pistons entre deux positions extrêmes, dites point mort haut et point mort bas. La figure 1 représente une vue partielle de la partie supérieure de la section d'un piston 1 de l'état de la technique, appelée tête de piston. Ce piston présente une symétrie de révolution autour d'un axe central A, parallèle à la direction de déplacement du piston. En partie centrale, une grande cavité est creusée dans la surface supérieure du piston, appelée bol 2 du piston. La combustion du carburant se déroule principalement dans ce bol 2, dont la forme particulière a pour but d'améliorer la diffusion du carburant injecté dans la chambre de combustion, et finalement d'optimiser l'homogénéisation et donc l'inflammation du mélange pour atteindre une combustion la plus performante possible. En partie latérale, le piston comprend une surface haute 3 plane, perpendiculaire à l'axe A. Enfin, le piston est délimité sur sa circonférence latérale par une paroi latérale 4, cylindrique d'axe A, qui se déplace en vis-à-vis de la chemise 7 du cylindre 8.

En général, l'injection de carburant est réalisée lorsque le piston se trouve en position haute, mais certaines variantes existent autour de cette position haute, par exemple basées sur des injections dites tardives, notamment pour mettre en place des stratégies de combustion dans des procédés de dépollution. Dans tous les cas, il arrive que les mouvements aérodynamiques au sein de la chambre de combustion entrainent 3029984 2 quelques gouttes de carburant sur la surface haute 3 du piston 1. Ces gouttes brûlent et forment des matières charbonneuses, des suies, plus généralement des particules résiduelles, qui se déplacent jusqu'à la chemise 7, avant de finalement se mélanger avec l'huile moteur et induire 5 une dégradation de la performance de cette huile. Il est nécessaire de programmer la vidange de l'huile moteur selon une fréquence adaptée à la vitesse de sa dégradation. Il est naturellement intéressant d'augmenter au maximum les intervalles entre les vidanges.

10 Ainsi, un objet de l'invention consiste à proposer une solution pour limiter le mélange de particules résiduelles de combustion dans l'huile moteur d'un moteur à combustion interne. A cet effet, l'invention repose sur un piston pour moteur à combustion 15 interne, comprenant en partie supérieure un bol creusé dans sa zone centrale, entouré par une surface haute, caractérisé en ce que la surface haute n'est pas plane, pour limiter le déplacement vers l'extrémité latérale du piston de particules résiduelles d'une combustion.

20 La surface haute du piston peut comprendre au moins un relief. Elle peut comprendre au moins une rainure. Elle peut comprendre au moins une nervure. Elle peut comprendre au moins un relief de profondeur ou de hauteur comprise entre 0,5 et 3 mm inclus. Elle peut comprendre au moins un relief de largeur comprise entre 0,5 et 3 mm inclus.

25 Le piston peut comprendre un relief sur sa surface haute disposé à une distance R1 de son axe central comprise entre 50% et 90% inclus du rayon total du piston, et/ou peut comprendre un relief sur sa surface haute qui s'étend sur toute la circonférence autour de l'axe du piston.

30 3029984 3 Le piston pour moteur à combustion interne peut comprendre un relief sur sa surface haute de section transverse en demi-cercle, arrondie, ovoïdale, triangulaire, rectangulaire, ou carrée.

5 L'invention porte aussi sur un moteur à combustion interne, notamment Diesel, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un piston tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il 10 comprend un tel moteur à combustion interne. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi 15 lesquelles : La figure 1 représente une section d'une tête de piston selon une solution de l'état de la technique.

20 La figure 2 représente une section d'une tête de piston selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 représente une section d'une tête de piston selon une première variante du mode de réalisation de l'invention.

25 Les figures 4 à 7 représentent des sections d'une tête de piston selon d'autres variantes du mode de réalisation de l'invention. Les figures 8 à 11 illustrent l'effet obtenu par le piston selon le mode de 30 réalisation pendant une combustion.

3029984 4 Pour une raison de simplicité, sur les différentes figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des caractéristiques correspondantes, même si ces caractéristiques peuvent prendre des 5 formes différentes selon les variantes de réalisation. De plus, la direction de déplacement du piston est dénommée direction verticale, la surface haute du piston étant ainsi horizontale, par convention. La figure 2 illustre la section d'une tête de piston 11 selon un mode de 10 réalisation de l'invention. Cette tête de piston diffère principalement de celle de l'état de la technique en ce que sa surface haute 13 intègre un rainurage. En effet, une rainure 15 creusée dans cette surface haute 13 s'étend de préférence sur toute la circonférence autour de l'axe A central du piston 11, voire en variante sur une partie substantielle, selon une 15 position circulaire autour de cet axe A, à une distance R1 de l'axe A. Comme visible sur ce mode de réalisation, la rainure 15 se présente comme une portion de cylindre, sensiblement un demi-cylindre, ce qui donne une section délimitée par un demi-cercle, dont la profondeur maximale est comprise entre 0,5 mm et 3 mm inclus. De plus, le rayon de 20 rainurage est avantageusement compris entre 0,5 mm et 3 mm inclus. D'autre part, la distance R1 définissant l'emplacement de la rainure est comprise entre 50% et 90% inclus du rayon extérieur total du piston. Par exemple, sur la figure 2, on a représenté un piston dont le rayon extérieur total est égal à 45 mm, la distance R1 étant égale à 25 mm.

25 En remarque, les autres parties du piston 11 conservent une géométrie traditionnelle, notamment le bol 12, la surface haute 13 en dehors de la rainure 15, qui reste plane et horizontale, la paroi latérale 14.

3029984 5 Le profil du piston selon le mode de réalisation décrit ci-dessus permet de modifier le transport des particules résiduelles, comme les suies, vers la paroi du cylindre. Cette modification se caractérise par une déviation de ce transport. Comme cela apparaît sur les figures 8 à 11, les suies 5 formées au niveau de la surface haute 13 du piston 11 sont soulevées par la rainure 15. Leur transport vers la périphérie latérale du piston, et donc vers la chemise du cylindre, est ralenti. Il en résulte une réduction du transfert de de ces particules vers l'huile moteur.

10 En remarque, la solution selon l'invention atteint donc l'objet recherché de réduction de la dégradation de l'huile moteur et présente les avantages suivants : ^ Elle implique peu de complexité pour sa mise en oeuvre, puisque la modification de la surface haute du piston est facile à 15 réaliser par un simple usinage du piston ; - Elle ne modifie pas la géométrie du bol et a par conséquent un impact négligeable sur la combustion, qui reste toujours aussi performante.

20 Naturellement, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit précédemment. Ainsi, les figures 3 à 7 illustrent à titre d'exemple des variantes du mode de réalisation. La figure 3 illustre ainsi une première variante de réalisation, dans laquelle 25 la rainure 15 présente une forme légèrement différente de celle du mode de réalisation décrit précédemment. Notamment, elle comprend des surfaces arrondies au niveau de sa liaison avec la surface haute 13, pour former une liaison progressive vers la surface plane horizontale courbe alors qu'il y avait une arête 16 et une discontinuité dans la réalisation 3029984 6 précédente de la figure 2. Elle peut être symétrique ou asymétrique par rapport à son axe central B. La figure 4 illustre une autre variante de réalisation, dans laquelle la 5 rainure 15 présente une section transverse rectangulaire, voire carrée. Ainsi, de manière plus générale, d'autres modes de réalisation sont possibles à partir d'une rainure présentant toute autre forme. Par exemple, la section de la rainure peut être triangulaire, polygonale, ovoïdale, etc.

10 Finalement, tout relief creusé dans la surface haute 13 horizontale du piston 11 peut être réalisé. Ce relief présente avantageusement une profondeur p maximale comprise entre 0,5 et 3 mm inclus. D'autre part, la largeur I du relief est avantageusement compris entre 0,5 et 3 mm inclus.

15 Les figures 5 à 7 illustrent d'autres variantes de réalisation, dans laquelle une nervure 15' s'élève au-dessus de la surface haute 13 du piston. Comme cela apparaît, cette nervure peut présenter une section arrondie ou triangulaire, symétrique ou non par rapport à un axe perpendiculaire central. En variante, tout relief s'élevant au-dessus de la surface haute 13 20 horizontale du piston peut être implémenté. Avantageusement, ce relief présente une hauteur h maximale comprise entre 0,5 et 3 mm inclus. De plus, ce relief présente avantageusement une largeur I comprise entre 0,5 et 3 mm inclus pour les pistons des véhicules automobiles légers. Cette largeur I peut être plus grande dans le cas des véhicules automobiles 25 industriels tels que les poids lourds, qui comportent des pistons de plus grande taille. Dans ces variantes, les reliefs sont réalisés par ajout de matière. D'autre part, la culasse et/ou les soupapes sont usinées en conséquence pour éviter leur contact avec le piston.

3029984 7 D'autres variantes de réalisation peuvent être déduites des différentes réalisations décrites précédemment. De plus, la surface haute 13 du piston 11 peut intégrer plusieurs reliefs selon les variantes décrites précédemment, comme plusieurs rainures, et/ou plusieurs nervures, et/ou 5 une rainure et une nervure, disposées à des distance différente de l'axe A du piston. Finalement, l'invention porte sur tout piston 11 dont la surface haute 13 disposée entre la périphérie latérale, c'est-à-dire la paroi latérale 14, et le 10 bol 12 central n'est pas plane. Elle porte sur tout piston dont la surface haute 13 présente au moins un relief, une rainure, une entaille, une nervure, et/ou une saillie. Ce relief s'étend avantageusement sur tout le pourtour de la surface haute autour de l'axe A central du piston, mais en variante peut n'occuper qu'une partie de ce pourtour. De plus, il est 15 avantageusement symétriquement réparti autour de l'axe A central du piston, mais en variante, il peut être asymétrique par rapport à cet axe A, sa section et/ou sa distance à l'axe A étant variables. L'invention est particulièrement bien adaptée à un moteur à combustion 20 interne de type moteur Diesel, qui connait un problème de génération de matière charbonneuse, issue de la combustion, dans l'huile moteur. Enfin, elle porte aussi sur un véhicule automobile en tant que tel intégrant un tel piston, notamment les véhicules légers et les véhicules industriels tels que les poids lourds.

Claims

REVENDICATIONS1. Piston (11) pour moteur à combustion interne, comprenant en partie supérieure un bol (12) creusé dans sa zone centrale, entouré par une surface haute (13), caractérisé en ce que la surface haute (13) n'est pas plane, pour limiter le déplacement vers l'extrémité latérale du piston de particules résiduelles d'une combustion.
2. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon la revendication 10 précédente, caractérisé en ce que sa surface haute (13) comprend au moins un relief.
3. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa surface haute (13) 15 comprend au moins une rainure (15).
4. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa surface haute (13) comprend au moins une nervure (15').
5. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa surface haute (13) comprend au moins un relief de profondeur ou de hauteur comprise entre 0,5 et 3 mm inclus.
6. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa surface haute (13) comprend au moins un relief de largeur comprise entre 0,5 et 3 mm inclus. 20 25 3029984 9
7. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un relief sur sa surface haute (13) disposé à une distance R1 de son axe (A) central comprise entre 50% et 90% inclus du rayon total du piston (11), et/ou en 5 ce qu'il comprend un relief sur sa surface haute (13) qui s'étend sur toute la circonférence autour de l'axe (A) du piston.
8. Piston (11) pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un relief sur sa surface haute (13) de section transverse en demi-cercle, arrondie, ovoïdale, triangulaire, rectangulaire, ou carrée.
9. Moteur à combustion interne, notamment Diesel, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un piston (11) selon l'une des revendications précédentes.
10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à combustion interne selon la revendication précédente.20