FR3061243A3 - Piston pour moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Piston (1) destiné à coulisser dans un cylindre (20) de moteur à combustion interne, le piston (1) comprenant une paroi supérieure formant un bol (3), caractérisé en ce qu'au moins une partie du profil transversal du bol (3) suit sensiblement une forme définie par une lemniscate de Bernoulli le long d'une zone de lemniscate (4).
Description
Piston pour moteur à combustion interne.
La présente invention concerne un piston destiné à coulisser dans un cylindre de moteur à injection directe. L’invention concerne également un moteur à injection directe. L’invention concerne aussi un véhicule comprenant un tel moteur.
Les moteurs à combustion interne sont bien connus de l’état de la technique. Ce type de moteur comprend généralement 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. Un piston présente souvent une symétrie de révolution autour d’un axe central, parallèle à la direction de déplacement du piston. En partie supérieure centrale, une cavité est creusée dans la surface supérieure du piston, cette cavité est appelée bol du piston. La combustion du carburant se déroule principalement dans ce bol, 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 de sorte à atteindre une combustion la plus performante possible.
Dans l’état de la technique, l’injection de carburant est généralement réalisée lorsque le piston se trouve en position haute. Une fois injecté, le carburant est guidé par la forme du bol et par les mouvements aérodynamiques de l’air dans le bol. Des zones de densité de carburant hétérogènes se forment, de sorte que lors de la combustion d’une zone en excès de carburant qui s’ensuit, il en résulte une poche de suie. Cette poche peut être post-oxydée par l’oxygène libre restant si les mouvements aérodynamiques combinés à la forme du bol parviennent à la déplacer vers une zone en excès d’air. Si tel n’est pas le cas, les particules de suie encrassent la chambre de combustion et la vanne d’un circuit de recirculation à l’admission des gaz d’échappement du moteur, puis elles provoquent à long terme le colmatage d’un filtre à particules du moteur. L’ensemble de ces phénomènes engendre une surconsommation de carburant du moteur.
En outre, l’agrégation des suies crée des matières charbonneuses ou plus généralement des particules, qui se déplacent jusqu’à la surface intérieure du cylindre, avant de finalement se mélanger avec l’huile du moteur et induire une dégradation de la performance de cette huile. Pour l’automobiliste, cela diminue l’intervalle entre les vidanges. D’un point de vue tant technique qu’écologique, il est donc capital de réduire la formation de suies provoquée par une combustion non optimale. L’invention a pour objet de proposer une solution pour réduire la formation de suies au niveau de la chambre de combustion d’un moteur à combustion interne, notamment à injection directe.
Dans ce dessein, l'invention se rapporte à un piston destiné à coulisser dans un cylindre de moteur à combustion interne, le piston comprenant une paroi supérieure formant un bol, au moins une partie du profil transversal du bol suivant sensiblement une forme définie par une lemniscate de Bernoulli le long d'une zone de lemniscate.
En outre, la zone de lemniscate peut s'étendre sur une longueur représentant au moins 25%, voire au moins 50%, de la longueur totale du profil transversal du bol 3.
Avantageusement, la zone de lemniscate peut comprendre la partie la plus basse du bol.
En particulier, la partie supérieure du piston peut comprendre un téton central, la zone de lemniscate étant reliée de façon continue au téton central par l'intermédiaire d'une zone centrale.
Avantageusement, la paroi supérieure du piston peut comprendre une zone de chasse, la zone de lemniscate étant reliée de façon continue à la zone de chasse par l'intermédiaire d'une zone latérale.
La présente invention se rapporte également à un moteur à combustion interne, notamment à injection directe, comprenant un piston tel que défini précédemment.
La présente invention se rapporte aussi à un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne tel que défini précédemment.
Ces objets, caractéristiques et avantage de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation d’un piston pour moteur à combustion interne fait à titre non limitatif en relation avec l’unique figure, qui représente la section transverse de la partie supérieure d'un piston pour moteur de véhicule automobile.
Un véhicule automobile 40 selon un mode de réalisation de l’invention est décrit ci-après en référence à la figure 1.
Le véhicule automobile 40 comprend un mode de réalisation d’un moteur 30 à combustion interne. Ce moteur 30 comprend un mode de réalisation d’un cylindre 20 coopérant avec un piston 1.
Le piston 1 comprend dans sa partie supérieure, une zone de chasse 2, un bol 3, dont la section comprend une zone de lemniscate 4, une chambre de combustion 5 et un téton central 6.
Pour faciliter la description suivante, nous définissons la direction verticale désignée par l’axe Z pour la direction parallèle à l’axe du piston 1. De plus, nous définissons deux directions horizontales X et Y perpendiculaires entre elles et perpendiculaires l’axe Z.
La figure 1 illustre un piston 1 selon un mode de réalisation de l’invention selon une vue en coupe transversale par un plan OXZ. Cette vue montre plus précisément un demi-piston, l’autre moitié étant symétriquement agencée autour de l’axe central du piston.
La chambre de combustion 5 est formée à partir du volume compris entre la zone de chasse 2, le bol 3, le téton central 6 et le cylindre 20. La zone de chasse 2, le bol 3 et le téton central 6 délimitent la partie supérieure du piston 1.
La paroi supérieure du piston 1 comprend donc au centre un téton central 6, puis une zone centrale 9, puis une zone de lemniscate 4, puis une zone latérale 8. Cette dernière est adjacente à la zone de chasse 2.
Le piston 1 coopère avec le cylindre 20 en coulissant dans ce dernier. Plus précisément, une paroi latérale 7 du piston 1 coulisse par rapport au cylindre 20. Cette paroi latérale 7 est parallèle à l'axe Z.
La zone de chasse 2 est de forme sensiblement annulaire. La zone de chasse 2 est sensiblement plane et parallèle au plan OXY, c’est-à-dire horizontale.
La section transversale du bol 3 comprend donc essentiellement trois zones, la zone de lemniscate 4, entourée de la zone latérale 8 et de la zone centrale 9.
Au niveau de la zone de lemniscate 4, une partie du profil transversal du bol 3 présente une courbe paramétrique sensiblement définie par une lemniscate de Bernoulli. Avantageusement, la zone de lemniscate 4 s'étend sur une longueur correspondant à au moins 25%, voire de préférence au moins 50%, de la longueur totale du profil transversal du bol 3, sans considérer la zone de chasse 2. Particulièrement, la zone de lemniscate 4 s'étend sur la partie la plus basse du bol 3.
La lemniscate de Bernoulli est définie par l'ensemble des points M vérifiant la relation :
avec F et F' étant deux foyers symétriques par rapport à un troisième point fixe O', les trois points F, F' et O' faisant partie d’un même plan contenant la lemniscate de Bernoulli. Ce profil en lemniscate de Bernoulli peut suivre une lemniscate quelconque, mais vient en liaison tangente et continue avec les deux zones latérale 8 et centrale 9.
Avantageusement, les foyers F et F' de la lemniscate peuvent prendre des positions diverses, pourvu que les conditions de tangence soient respectées. Notamment, la lemniscate est reliée de manière continue au téton central 6 et à la zone de chasse 2, par l’intermédiaire des zones intermédiaires latérale 8 et centrale 9. Les conditions de tangence sont respectées lorsque la zone latérale 8 rejoint de manière continue la zone de chasse 2, la zone latérale 8 et la zone de chasse 2 étant en outre tangentes au niveau de leur liaison et lorsque la zone centrale 9 rejoint de manière continue le téton central 6, la zone centrale 9 et le téton central 6 étant en outre tangents au niveau de leur liaison.
La lemniscate peut être centrée sur l'axe Z, mais pas nécessairement. En d’autres termes les foyers F et F' peuvent être situés sur une droite parallèle à l’axe X, mais ne le sont pas nécessairement et leur milieu 0' peut être situé sur l’axe Z, mais ne l'est pas nécessairement.
La forme particulière de la section transversale du bol 3 du piston 1 selon le mode de réalisation décrit ci-dessus permet la mise en vitesse des gaz d'échappement en contact avec la paroi du bol 3, par une accélération ou une décélération constante. L’écoulement des gaz s’en trouve optimisé autour de la paroi de bol 3, ce qui améliore le balayage des suies en fond de bol, pour les amener vers le téton central 6 du piston, où l’air frais est en excès.
Avantageusement, l’invention permet ainsi de limiter l’encrassement du filtre à particule à ISO puissance par la diminution de production de suies. Il en résulte de ce fait une réduction de la contre pression à l’échappement et une baisse du nombre de phases de régénération du filtre à particules. Par ailleurs, la réduction de suies à la source permet une réduction du laquage de la vanne de recirculation des gaz d'échappement. L’invention permet une amélioration de la combustion interne dès les faibles régimes moteurs. Cette amélioration est due à une meilleure circulation des suies au fond du bol 3 en direction de la partie haute de la chambre de combustion 5, c'est-à-dire vers la zone de chasse 2 et le téton central 6, où elles seront post oxydées.
Avantageusement, la diminution de production de suies à ISO dégagement d’énergie permet d’optimiser le compromis ΝΟχ/Particules, entraînant ainsi un gain de consommation spécifique.
Avantageusement encore, la mise en place du principe décrit est réalisable sans modification de l’outillage industriel existant. Seul un changement de programmation de l’outil lors de l’usinage du piston 1 est nécessaire.
Claims (7)
- Revendications :1. Piston (1) destiné à coulisser dans un cylindre (20) de moteur à combustion interne, le piston (1) comprenant une paroi supérieure formant un bol (3), caractérisé en ce qu'au moins une partie du profil transversal du bol (3) suit sensiblement une forme définie par une lemniscate de Bernoulli le long d'une zone de lemniscate (4).
- 2. Piston (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la zone de lemniscate (4) s'étend sur une longueur représentant au moins 25%, voire au moins 50%, de la longueur totale du profil transversal du bol 3.
- 3. Piston (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone de lemniscate (4) comprend la partie la plus basse du bol (3).
- 4. Piston (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure du piston (1) comprend un téton central (6), la zone de lemniscate (4) étant reliée de façon continue au téton central (6) par l'intermédiaire d'une zone centrale (9).
- 5. Piston (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi supérieure du piston (1) comprend une zone de chasse (2), la zone de lemniscate (4) étant reliée de façon continue à la zone de chasse (2) par l'intermédiaire d'une zone latérale (8).
- 6. Moteur (30) à combustion interne, notamment à injection directe, caractérisé en ce qu’il comprend un piston (1) selon l'une des revendications précédentes.
- 7. Véhicule automobile (40) caractérisé en ce qu’il comprend un moteur (30) à combustion interne selon la revendication précédente.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1663148A FR3061243A3 (fr) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Piston pour moteur a combustion interne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR1663148A FR3061243A3 (fr) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Piston pour moteur a combustion interne |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3061243A3 true FR3061243A3 (fr) | 2018-06-29 |
Family
ID=57966020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1663148A Withdrawn FR3061243A3 (fr) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Piston pour moteur a combustion interne |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3061243A3 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1768788A1 (ru) * | 1990-08-13 | 1992-10-15 | Производственное Объединение "Челябинский Тракторный Завод Им.В.И.Ленина" | Двигатель внутреннего сгорания |
| US7389764B1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-06-24 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Low emissions diesel piston |
-
2016
- 2016-12-22 FR FR1663148A patent/FR3061243A3/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1768788A1 (ru) * | 1990-08-13 | 1992-10-15 | Производственное Объединение "Челябинский Тракторный Завод Им.В.И.Ленина" | Двигатель внутреннего сгорания |
| US7389764B1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-06-24 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Low emissions diesel piston |
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Effective date: 20180831 |