FR2834002A1 - Internal combustion engine with compression ignition has combustion chamber defined on one side by top of piston and on other by lower wall of cylinder head having recess with fuel injection nozzle and spark plug opening into same - Google Patents
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Abstract
Description
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Moteur à combustion interne à allumage par compression
La présente invention concerne un moteur à combustion interne à allumage par compression, par exemple diesel, à injection directe de carburant destiné notamment à équiper un véhicule automobile ou routier. Compression ignition internal combustion engine
The present invention relates to an internal combustion engine with compression ignition, for example diesel, with direct fuel injection intended in particular to equip a motor or road vehicle.
La présente invention concerne plus particulièrement la forme de la chambre de combustion d'un moteur et notamment la face supérieure du piston. The present invention relates more particularly to the shape of the combustion chamber of an engine and in particular the upper face of the piston.
La demande de brevet français NOOl-12306 (usinage d'une chambre cônique) décrit un moteur de type multi-cylindre diesel et injection directe, dans les injecteurs de carburant sont disposés sensiblement dans l'axe des cylindres, la chambre conique étant ménagé dans la culasse. French patent application NOOl-12306 (machining of a conical chamber) describes a multi-cylinder diesel engine type and direct injection, in the fuel injectors are arranged substantially in the axis of the cylinders, the conical chamber being formed in the breech.
Cette position centrale de l'injecteur de carburant dans une culasse en toit ou conique présente l'avantage de limiter les phénomènes de mouillage de paroi (dans le cas ou le carburant est injecté soit très tôt dans le cycle, dans la phase de compression soit très tard dans la phase de détente), c'est à dire la déposition de particules de carburant sur les parois du cylindre, et donc de limiter les émissions importantes de substances polluantes telles que les HC et simultanément des Nox et des particules. This central position of the fuel injector in a roof or conical cylinder head has the advantage of limiting the phenomena of wall wetting (in the case where the fuel is injected either very early in the cycle, in the compression phase or very late in the expansion phase), that is to say the deposition of fuel particles on the walls of the cylinder, and therefore limit the significant emissions of polluting substances such as HC and simultaneously Nox and particles.
Conformément au document précité, il est également connu de faire déboucher une bougie de pré chauffage (débouchant soit latéralement dans l'évidement au plus près de l'injecteur soit directement dans le cylindre entre 2 soupapes). According to the aforementioned document, it is also known to open a glow plug (opening either laterally in the recess as close as possible to the injector or directly in the cylinder between 2 valves).
Les formes des pistons connus, plats présentant une cavité (du type d'un bol fermé à lèvre), associes à une culasse plate présentent l'inconvénient de ne pas satisfaire de façon optimale les deux principaux modes de fonctionnement rencontrés par les moteurs injection directe diesel, à savoir les fonctionnements stratifiés et les fonctionnements homogènes. En effet, jusqu'ici, lorsque la géomètre des pistons est adaptée à la préparation de la charge stratifiée et la concentration locale de la The shapes of the known pistons, flat having a cavity (of the type of a closed lip cup), associated with a flat cylinder head have the drawback of not satisfying optimally the two main operating modes encountered by direct injection engines. diesel, namely stratified and homogeneous operations. Indeed, so far, when the piston geometer is adapted to the preparation of the stratified charge and the local concentration of the
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combustion alors c'est le fonctionnement en charge homogène qui est dégradé et vis et versa, lorsque la géométrie des pistons et de la culasse est adaptée au fonctionnement en charge homogène alors c'est le fonctionnement en mode stratifié qui se trouve pénalisé. combustion then it is the operation under homogeneous load which is degraded and vice versa, when the geometry of the pistons and of the cylinder head is adapted to the operation under homogeneous load then it is the operation in laminate mode which is penalized.
La présente invention a donc pour objet de réaliser un moteur à combustion interne diesel et injection directe de carburant de conception nouvelle qui remédie aux inconvénients précité, notamment grâce à un piston de forme adapte associé à une culasse en toit ou conique permettant tout à la fois des fonctionnements stratifiés et homogènes. The object of the present invention is therefore to produce a diesel internal combustion engine and direct fuel injection of a new design which overcomes the aforementioned drawbacks, in particular by means of a piston of suitable shape associated with a roof or conical cylinder head allowing both stratified and homogeneous operations.
Ce but est atteint par un moteur à combustion interne diesel comprenant une chambre de combustion délimitée d'une part par la paroi supérieure d'un piston monté dans un bloc-cylindres et d'autre part par la paroi inférieure d'une culasse en toit comprenant, d'un côté de la surface en toit, deux orifices distincts d'admission et du coté opposé aux orifices d'admission, par deux orifices distincts d'échappement, et caractérisé en ce que la culasse comprend en outre un évidement débouchant dans la paroi inférieure de la culasse, un injecteur de carburant disposé parallèlement à l'axe du cylindre et débouchant au sommet de l'évidement, une bougie de pré chauffage débouchant latéralement dans l'évidement et en ce que le piston est pourvu sur sa paroi supérieure d'une cavité s'étendant sensiblement sous ledit évidement, ladite cavité étant entourée par deux bossages en saillie qui s'étendent symétriquement par rapport au plan transversal du cylindre. This object is achieved by a diesel internal combustion engine comprising a combustion chamber delimited on the one hand by the upper wall of a piston mounted in a cylinder block and on the other hand by the lower wall of a cylinder head on the roof. comprising, on one side of the roof surface, two separate inlet openings and on the side opposite to the inlet openings, by two separate exhaust openings, and characterized in that the cylinder head further comprises a recess opening into the lower wall of the cylinder head, a fuel injector arranged parallel to the axis of the cylinder and opening at the top of the recess, a preheating plug opening laterally in the recess and in that the piston is provided on its wall upper of a cavity extending substantially under said recess, said cavity being surrounded by two projecting bosses which extend symmetrically with respect to the transverse plane of the cylinder.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne diesel objet de l'invention, l'évidement est formé par une cavité principale délimité par un fond qui débouche vers le nez de l'injecteur et une paroi latérale, et une pluralité de cavité secondaires débouchant dans la partie inférieure de la cavité principale. According to another characteristic of the diesel internal combustion engine object of the invention, the recess is formed by a main cavity delimited by a bottom which opens out towards the nose of the injector and a side wall, and a plurality of secondary cavities opening out. in the lower part of the main cavity.
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Selon une autre caractéristique de moteur à combustion interne diesel objet de l'invention, ladite cavité principale s'étend sensiblement dans l'axe du cylindre. According to another characteristic of a diesel internal combustion engine object of the invention, said main cavity extends substantially in the axis of the cylinder.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, la cavité principale est de section sensiblement circulaire ou elliptique. According to another characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the main cavity is of substantially circular or elliptical section.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne diesel objet de l'invention, les cavités secondaires s'étendent de part et d'autre de la cavité principale entre les orifices d'admission et/ou d'échappement. According to another characteristic of the diesel internal combustion engine object of the invention, the secondary cavities extend on either side of the main cavity between the intake and / or exhaust ports.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne diesel objet de l'invention, les bossages ménagés sur la face supérieure du piston autour de part et d'autre de la cavité s'étendent selon un secteur angulaire compris entre 900 et 1300. According to another characteristic of the diesel internal combustion engine object of the invention, the bosses formed on the upper face of the piston around on either side of the cavity extend according to an angular sector between 900 and 1300.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne objet de l'invention, les bossages ménagés sur la face supérieure du piston de part et d'autre de la cavité présentent des extrémités s'étendant sous les orifices d'admission et d'échappement qui sont Conformées pour générer des zones de chasse conséquente orientées vers le centre de la cavité. According to another characteristic of the internal combustion engine object of the invention, the bosses formed on the upper face of the piston on either side of the cavity have ends extending under the intake and exhaust ports which are Conformed to generate consequent hunting zones oriented towards the center of the cavity.
Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne diesel objet de l'invention, la face supérieure du piston présente des surfaces en forme de plan incliné qui s'étendent de part et d'auLre de la cavité entre les bossages, ces surfaces étant adaptées pour canaliser la chasse générée par les extrémités des bossages vers le centre de la cavité. According to another characteristic of the diesel internal combustion engine object of the invention, the upper face of the piston has surfaces in the form of an inclined plane which extend on either side of the cavity between the bosses, these surfaces being adapted to channel the flush generated by the ends of the bosses towards the center of the cavity.
Selon une autre caractéristique du moteur combustion interne diesel objet de l'invention, la bougie de pre-chauffage est disposée au-dessus des conduits d'admission ou des conduits d'échappement, avec une inclinaison déterminée par rapport à l'axe du cylindre. According to another characteristic of the diesel internal combustion engine object of the invention, the glow plug is arranged above the intake ducts or exhaust ducts, with a determined inclination relative to the axis of the cylinder .
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donné ci-après d'un mode de réalisation de The objects, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of
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l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexe, dans lesquels. the invention, presented by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings, in which.
- la figure 1 est une vue de dessus schématique, présentant la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne diesel selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne ll-ll de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessus du piston représenté à la figure 2. - Figure 1 is a schematic top view showing the combustion chamber of a diesel internal combustion engine according to the invention Figure 2 is a sectional view along the line ll-ll of Figure 1; - Figure 3 is a top view of the piston shown in Figure 2.
L'exemple de réalisation de l'invention décrit conformément aux figures, concerne un moteur à combustion interne diesel à quatre temps de type multicylindre, diesel, à injection directe de carburant et à quatre soupapes par cylindre. The embodiment of the invention described in accordance with the figures relates to a four-stroke diesel internal combustion engine of the multicylinder, diesel type, with direct fuel injection and with four valves per cylinder.
Le corps principal de ce moteur à combustion interne est formé par une culasse surmontant un carter cylindres 24. Une pluralité alésages cylindriques ou cylindres, identiques au cylindre 2 représenté à la figure 2, sont agencé dans le carter cylindres 24. Chaque cylindre 2 loge un piston 3 dont le mouvement alternatif est destiné à être converti en un mouvement rotatif par un système bielle/vilebrequin non figuré. The main body of this internal combustion engine is formed by a cylinder head surmounting a cylinder block 24. A plurality of cylindrical bores or cylinders, identical to cylinder 2 shown in FIG. 2, are arranged in cylinder block 24. Each cylinder 2 houses a piston 3 whose reciprocating movement is intended to be converted into a rotary movement by a connecting rod / crankshaft system not shown.
Dans la partie supérieure du cylindre 2 s'étend une chambre de combustion 1 qui est délimité par la face supérieure du piston 3, la face inférieure 13 en regard de la culasse 4 et les parois du cylindre 2. La paroi inférieure 11 de la culasse est principalement en forme de toit à deux pentes dot-il l'arêle surnrnilcle 14 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la culasse 4. In the upper part of the cylinder 2 extends a combustion chamber 1 which is delimited by the upper face of the piston 3, the lower face 13 facing the cylinder head 4 and the walls of the cylinder 2. The lower wall 11 of the cylinder head is mainly in the form of a roof with two slopes, does it have the nails 14 extending substantially parallel to the longitudinal axis of the cylinder head 4.
En se reportant à la figure 1, on voit que la culasse 4 est traversé transversalement pour chaque chambre de combustion 1, par deux conduits d'admission des gaz comburant 5,6 et par deux conduits d'échappement des gaz brûlés 9,10. Ces conduits d'admission et d'échappement s'étendent respectivement de part et d'autre de la chambre de combustion par rapport au plan médian longitudinal de la culasse, et ils débouchent dans ladite chambre de combustion par des orifices d'admission 7/8 et d'échappement Referring to FIG. 1, it can be seen that the cylinder head 4 is traversed transversely for each combustion chamber 1, by two conduits for admitting oxidant gases 5,6 and by two exhaust conduits for burnt gases 9,10. These intake and exhaust ducts extend respectively on either side of the combustion chamber with respect to the longitudinal median plane of the cylinder head, and they open into said combustion chamber by intake orifices 7 / 8 and exhaust
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11, 12 qui sont munis de soupapes à tige permettant d'en commander l'ouverture. 11, 12 which are provided with rod valves for controlling the opening thereof.
Les deux orifices d'admission 7,8 sont agencé à travers la paroi inférieure 13 de la culasse 4 d'un même coté par rapport à l'arrête sommitale 14, tandis que les orifices d'échappement 11 et 12 sont agencés à travers la paroi inférieure de la culasse 4 du coté opposé aux orifices d'admission. The two intake ports 7,8 are arranged through the bottom wall 13 of the cylinder head 4 on the same side with respect to the top edge 14, while the exhaust ports 11 and 12 are arranged through the lower wall of the cylinder head 4 on the side opposite the intake orifices.
L'angle formé entre les soupapes d'admission et d'échappement correspond sensiblement à l'angle du toit 13. The angle formed between the intake and exhaust valves corresponds substantially to the angle of the roof 13.
Par ailleurs, le calibrage des orifices d'admission est adapté pour occuper au maximum la face admission du toit 13 en limite d'effets de parois, les deux conduits l'admission 5 et 6 qui s'étendent sensiblement parallèlement l'un à l'autre à travers la culasse 4 étant de plus conformés pour favoriser le remplissage de la chambre de combustion 1 en air comburant. Furthermore, the calibration of the intake orifices is adapted to occupy as much as possible the intake face of the roof 13 at the limit of wall effects, the two intake ducts 5 and 6 which extend substantially parallel to one another. 'other through the cylinder head 4 being further shaped to promote the filling of the combustion chamber 1 with combustion air.
Selon la présente invention, la paroi inférieure 13 de la culasse 4 comporte par ailleurs un évidement 18 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe du cylindre 2. Dans cet évidement 18 débouchent un injecteur de carburant 16 et une bougie de pré-chauffage 17. L'injecteur 16 est connecté classiquement à un circuit d'alimentation en carburant sous pression non figuré. La quantité de carburant injecté soit très tôt dans le cycle, dans la phase de compression soit très tard dans la phase de détente est déterminé par un système électronique de contrôle moteur, également non figuré, qui détermine le phasage et la durée d'ouverture de l'injecteur
16 suivant les conditions de fonctionnement du moteur et notamment la charge et le régime. According to the present invention, the bottom wall 13 of the cylinder head 4 also comprises a recess 18 extending substantially parallel to the axis of the cylinder 2. In this recess 18 open a fuel injector 16 and a preheating plug 17 The injector 16 is conventionally connected to a pressure fuel supply circuit that is not shown. The amount of fuel injected either very early in the cycle, in the compression phase or very late in the expansion phase is determined by an electronic engine control system, also not shown, which determines the phasing and the opening time of injector
16 according to the operating conditions of the engine and in particular the load and the speed.
L'évidement 18 est formé par une cavité principale 22 s'étendant de préférence sensiblement dans l'axe du cylindre 2. Pour des besoins d'implantation l'axe de l'évidement 18 peut toutefois s'écarter de l'axe du cylindre 2 de quelques millimètres. Cette cavité est délimitée dans sa partie The recess 18 is formed by a main cavity 22 preferably extending substantially in the axis of the cylinder 2. For implantation purposes, the axis of the recess 18 may, however, deviate from the axis of the cylinder. 2 of a few millimeters. This cavity is delimited in its part
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supérieure par une paroi de fond 20 ou débouche le nez de l'injecteur 16 et une paroi latérale 19 de forme sensiblement ogivale tronqué ou débouche la bougie de pré-chauffage 17. L'ouverture inférieure de cette cavité peut être prolongé en direction des quatre pontets inter-soupapes par des cavités secondaires 21. upper by a bottom wall 20 or opens the nose of the injector 16 and a side wall 19 of substantially ogival shape truncated or opens the glow plug 17. The lower opening of this cavity can be extended towards the four inter-valve bridges by secondary cavities 21.
Ces cavités secondaires 21 ont pour principale fonction d'augmenter le volume de l'évidement 18, sans augmenter la profondeur de la cavité principale 22. Ainsi, il est possible de disposer d'un volume de confinement de dimension approprié sans affecter la compacité de la culasse et sans réduire la surface de chasse. These secondary cavities 21 have the main function of increasing the volume of the recess 18, without increasing the depth of the main cavity 22. Thus, it is possible to have a confinement volume of appropriate size without affecting the compactness of the breech and without reducing the hunting surface.
Bien évidement, le nombre de ces cavité secondaires n'est pas limitatif, il est ainsi possible de n'avoir que trois cavités secondaires : une s'étendant en direction du pontet admission et les deux autres s'étendant de part et d'autre de la cavité principale 22, parallèlement à l'arrête 14. De même, la forme et les dimensions de ces cavités sont adaptées en fonction de la place disponible et du volume de confinement souhaité. Obviously, the number of these secondary cavities is not limiting, it is thus possible to have only three secondary cavities: one extending in the direction of the trigger guard and the other two extending on either side. of the main cavity 22, parallel to the stop 14. Likewise, the shape and dimensions of these cavities are adapted as a function of the space available and the desired confinement volume.
Par ailleurs, les formes des différentes cavités secondaires 21 entourant la cavité principale 22 sont également liées à la forme de cette dernière. La cavité principale 22 peut être de section circulaire (dans le cas ou les orifices d'injection sont disposés et orientés suivant un cône appelé nappe) ou bien encore elliptique comme cela est figure, le grand axe de l'ellipse pouvant être parallèle à l'arête 14 ou bien encore perpendiculaire à celle-ci, dans ce cas l'arrangement des jets peut être aménagé et l'angle des jets adapté localement pour exploiter le volume ainsi libéré. De même, l'évasement donné à la paroi latérale 19 peut être réduit au minimum permis par les techniques de moulage/d'usinage, de façon à atteindre une forme sensiblement cylindrique. Furthermore, the shapes of the different secondary cavities 21 surrounding the main cavity 22 are also linked to the shape of the latter. The main cavity 22 can be of circular section (in the case where the injection orifices are arranged and oriented along a cone called a sheet) or else elliptical as shown, the major axis of the ellipse being able to be parallel to the 'ridge 14 or alternatively perpendicular thereto, in this case the arrangement of the jets can be arranged and the angle of the jets adapted locally to exploit the volume thus released. Similarly, the flaring given to the side wall 19 can be reduced to the minimum allowed by molding / machining techniques, so as to achieve a substantially cylindrical shape.
L'injecteur de carburant est monté à travers la culasse 4 parallèlement à l'axe du cylindre de façon à ce que son nez d'injection débouche sensiblement au droit de la paroi de fond 20 de l'évidement 18. The fuel injector is mounted through the cylinder head 4 parallel to the axis of the cylinder so that its injection nose opens out substantially in line with the bottom wall 20 of the recess 18.
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Suivant des variantes de réalisation de l'invention, le nez de l'injecteur peut déboucher en saillie ou bien latéralement en retrait de la paroi de fond 20. According to variant embodiments of the invention, the nozzle of the injector can open out or project laterally from the bottom wall 20.
Les dimensions de l'évidement 18 et celles de la nappe formée par les jets d'injection du carburant sont adaptés les unes aux autres pour éviter tout mouillage de la paroi latérale 19 directement par les jets de carburant, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. La bougie de pré chauffage 17 qui débouche latéralement à travers la paroi 19, s'étend dans la culasse 4 par exemple dans le plan axial de la culasse, soit au-dessus des conduits d'admission 5,6 comme cela est figuré soit encore au-dessus des conduits d'échappement 9,10. The dimensions of the recess 18 and those of the ply formed by the fuel injection jets are adapted to one another to avoid any wetting of the side wall 19 directly by the fuel jets, whatever the operating conditions. of the motor. The preheating plug 17 which opens laterally through the wall 19, extends in the cylinder head 4 for example in the axial plane of the cylinder head, either above the intake conduits 5,6 as shown or above the exhaust pipes 9,10.
Le positionnement de la bougie de pré chauffage 17 est par ailleurs adapté pour que le démarrage à froid soit optimum. Elle se trouve à une distance h déterminée de l'injecteur 16 afin qu'elle soit atteint par un des jets de l'injecteur. La profondeur H de l'évidement 18 est choisie afin que la distance h précitée soit sensiblement inférieure au deux tiers de H (h 2/3) *H). En particulier, la bougie de pré chauffage 17 s'étend au-dessus des cavités secondaires 21. Cette implantation de la bougie de pré chauffage 17 dans la partie supérieure de l'évidement 18 à proximité immédiate du nez de l'injecteur 16, permet alors de mieux contrôler le démarrage à froid et la stabilité de combustion dans les phases de préchauffage après démarrage. The positioning of the preheating plug 17 is also adapted so that the cold start is optimum. It is at a determined distance h from the injector 16 so that it is reached by one of the jets of the injector. The depth H of the recess 18 is chosen so that the aforementioned distance h is appreciably less than two thirds of H (h 2/3) * H). In particular, the preheating plug 17 extends above the secondary cavities 21. This implantation of the preheating plug 17 in the upper part of the recess 18 in the immediate vicinity of the nose of the injector 16, allows then better control cold start and combustion stability in the preheating phases after start.
En effet, à !'intêrieur du voiume de confinement qu'ê cônstiTue l'évidement 18, les mouvements aérodynamiques demeurent limités en particulier dans la partie supérieure de l'évidement 18. Il est donc possible de contrôler précisément la stratification du mélange carburé. Indeed, inside the containment vehicle that the recess 18 constitutes, the aerodynamic movements remain limited in particular in the upper part of the recess 18. It is therefore possible to precisely control the stratification of the fuel mixture.
De plus, pour les fonctionnements à fortes charges, il est possible d'obtenir une première phase de combustion limitée à l'évidement 18, de déroulement très rapide proche d'une transformation isochore puis, lorsque le front de flamme quitte l'évidement 18 pour atteindre le cylindre, une seconde phase de type transformation isobare. Un tel déroulement permet In addition, for high-load operations, it is possible to obtain a first combustion phase limited to the recess 18, of very rapid progress close to an isochoric transformation then, when the flame front leaves the recess 18 to reach the cylinder, a second phase of isobaric transformation type. Such a process allows
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d'améliorer le rendement thermodynamique de la combustion pour une même température maximum de cycle, et de réduire simultanément les émissions d'oxyde d'azote et de particules. improve the thermodynamic efficiency of combustion for the same maximum cycle temperature, and simultaneously reduce nitrogen oxide and particulate matter emissions.
Il est à noter que les cavités secondaires réparties à la périphérie de la cavité principale 22 présentent l'avantage supplémentaire de canaliser les gaz balayés par effet de chasse. Ces gaz sont ainsi dirigés à la sortie de la cavité principale 22 et permettent donc de favoriser la propagation rapide du front de flamme à l'ensemble de la chambre de combustion 1. It should be noted that the secondary cavities distributed at the periphery of the main cavity 22 have the additional advantage of channeling the swept gases by flushing effect. These gases are thus directed at the outlet of the main cavity 22 and therefore make it possible to promote the rapid propagation of the flame front to the whole of the combustion chamber 1.
Conformément à l'invention, le piston 3 et plus particulièrement sa face supérieure sont optimisés par rapport au reste de la chambre de combustion et plus particulièrement à l'évidement 18 pour permettre le fonctionnement du moteur aussi bien en mode homogène qu'en mode stratifié. According to the invention, the piston 3 and more particularly its upper face are optimized with respect to the rest of the combustion chamber and more particularly to the recess 18 to allow the engine to operate both in homogeneous mode and in laminate mode .
Pour ce faire la face supérieure du piston 3 présente un évidement concave 30 en forme d'empreinte sphérique. Cette cavité 30, venant de fonderie et/ou obtenue après usinage, s'étend sensiblement au centre du piston sous l'évidement 18. L'ouverture circulaire de cette cavité 30 présente un diamètre inférieur à la moitié du diamètre du piston et de préférence égal à celui-ci. La cavité 30 est entourée par deux bossages en saillie 33. Les deux bossages 33 sont agencés de part et d'autre de la cavité
30 selon l'axe longitudinal de la culasse 4 et s'étendent symétriquement par rapport au plan vertical transversal du cylindre. To do this, the upper face of the piston 3 has a concave recess 30 in the form of a spherical imprint. This cavity 30, coming from foundry and / or obtained after machining, extends substantially in the center of the piston under the recess 18. The circular opening of this cavity 30 has a diameter less than half the diameter of the piston and preferably equal to this one. The cavity 30 is surrounded by two projecting bosses 33. The two bosses 33 are arranged on either side of the cavity
30 along the longitudinal axis of the cylinder head 4 and extend symmetrically with respect to the transverse vertical plane of the cylinder.
Ces bossages sont disposes à la périphérie de la cavité 30 selon un secteur angulaire compris de préférence entre 90 et 130 . Leur forme est complémentaire de celle de la face inférieure 13 de la culasse 4, ce qui permet notamment de limiter le volume résiduel de la chambre de combustion 1 lorsque le piston 3 se trouve au Point Mort Haut, ceci afin d'obtenir un taux de compression des gaz adéquat. These bosses are arranged at the periphery of the cavity 30 according to an angular sector preferably between 90 and 130. Their shape is complementary to that of the underside 13 of the cylinder head 4, which in particular makes it possible to limit the residual volume of the combustion chamber 1 when the piston 3 is at Top Dead Center, this in order to obtain a rate of adequate gas compression.
Les parois latérales des bossages 33 en regard de la cavité 30 sont conformées pour prolonger l'empreinte sphérique ; quant aux extrémités 32 The side walls of the bosses 33 facing the cavity 30 are shaped to extend the spherical imprint; as for the ends 32
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des bossages 33 s'étendant sous les orifices d'admission 7,8 et d'échappement 11, 12, elles sont conformées pour générer des zones de chasse conséquente orientées vers le centre de la cavité. La face supérieure du piston 3 présente par ailleurs des surfaces 31 en forme de plan incliné s'étendant de part et d'autre de la cavité 30 entre les bossages 33. La pente de ces surfaces 31 sensiblement inférieure à celle des extrémités 32 est adaptée pour canaliser la chasse générée par ces extrémités 32 vers la cavité 30. Par ailleurs ces surfaces 31 dont les bords supérieurs délimitent l'ouverture de la cavité 30, contribuent à augmenter le volume de cette dernière sans augmenter les dimensions du piston et en particulier l'épaisseur de sa tête. bosses 33 extending under the intake ports 7,8 and exhaust 11, 12, they are shaped to generate substantial hunting zones oriented towards the center of the cavity. The upper face of the piston 3 also has surfaces 31 in the form of an inclined plane extending on either side of the cavity 30 between the bosses 33. The slope of these surfaces 31 substantially less than that of the ends 32 is suitable to channel the flush generated by these ends 32 towards the cavity 30. Furthermore, these surfaces 31 whose upper edges delimit the opening of the cavity 30, contribute to increasing the volume of the latter without increasing the dimensions of the piston and in particular the thickness of his head.
La face supérieure du piston 13 permet ainsi d'obtenir lorsque ce dernier est au Point Mort Haut, un volume résiduel pour la chambre de combustion 1 formé de l'évidement 18 et de la cavité 30 qui tend vers un volume de forme sphérique avec un début de la combustion relativement centré. The upper face of the piston 13 thus makes it possible to obtain, when the latter is at top dead center, a residual volume for the combustion chamber 1 formed by the recess 18 and the cavity 30 which tends towards a volume of spherical shape with a start of combustion relatively centered.
La forme retenue pour le piston 3 associée à l'évidement 18 ménagé dans la culasse 4 est particulièrement adaptée pour permettre des modes de fonctionnement stratifiés et homogènes performants, tant en termes de rendement que d'émission de polluant notamment des oxydes d'azote et des particules. Cet arrangement influe donc favorablement tant sur
l'aérodynamique interne que sur la formation et la propagation de la ~Y'' lill lU'-/l 1 1 1 Lil-l 9 LI u combustion. Pour ce qui est de l'aérodynamique interne, l'organisation du mouvement des gaz admis dans la chambre de combustion 1 est centrée dans la cavité 30 ce qui assure le maintien de leur énergie lors de la phase de compression pris du Point Mort Haut combustion, énergie qui se trouve augmentée en fin de compression par les effets de chasse orientés vers le centre de la cavité résiduelle pseudo sphérique que forme alors la chambre de combustion. The shape retained for the piston 3 associated with the recess 18 formed in the cylinder head 4 is particularly suitable for allowing efficient and homogeneous operating modes of operation, both in terms of yield and emission of pollutant, in particular nitrogen oxides and particles. This arrangement therefore has a favorable influence on
internal aerodynamics as on the formation and propagation of the ~ Y '' lill lU '- / l 1 1 1 Lil-l 9 LI u combustion. With regard to internal aerodynamics, the organization of the movement of the gases admitted into the combustion chamber 1 is centered in the cavity 30 which ensures the maintenance of their energy during the compression phase taken from Neutral High combustion point. , energy which is increased at the end of compression by the hunting effects oriented towards the center of the pseudo-spherical residual cavity which then forms the combustion chamber.
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Cette aérodynamique interne intense permet d'obtenir des vitesses de combustion élevées, donc un rendement thermodynamique optimal. Pour ce qui est de l'initiation de la combustion et de sa propagation. En charge stratifiée, le carburant injecté tardivement se trouve concentré dans l'évidement 18 et pour partie dans la cavité 30 ce qui limite sa dispersion dans le reste du cylindre. En charge homogène, le carburant est injecté précocement et le mélange carburé occupe un volume résiduel qui tend vers une forme sphérique bénéficiant d'une initialisation de la combustion sensiblement homogène. La combustion tend donc à se propager de façon uniforme dans la chambre en rencontrant tardivement dans le cycle et à peu près au même moment les parois, il s'ensuit des pertes thermiques restreintes et le maintien d'une vitesse de combustion élevée très longtemps dans le cycle. This intense internal aerodynamics makes it possible to obtain high combustion speeds, therefore an optimal thermodynamic efficiency. Regarding the initiation of combustion and its propagation. In stratified charge, the fuel injected late is concentrated in the recess 18 and partly in the cavity 30 which limits its dispersion in the rest of the cylinder. In homogeneous load, the fuel is injected early and the fuel mixture occupies a residual volume which tends towards a spherical shape benefiting from a substantially homogeneous combustion initialization. The combustion therefore tends to propagate uniformly in the chamber, meeting the walls late in the cycle and at about the same time the walls, this results in limited heat losses and the maintenance of a high combustion speed for a very long time. the cycle.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of nonlimiting examples. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2857698A1 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-21 | Renault Sa | Diesel engine with direct fuel injection has angle between conical combustion chamber surface and cylinder head thrust face made for higher power and less pollution |
FR2911373A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-18 | Renault Sas | Direct injection heat engine e.g. oil engine, has piston with bowl shaped cavity for deflecting and delivering fuel jets towards preheater plug, where plug has flat heating surface located parallel to wall of cylinder head |
WO2016070291A1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | Westport Power Inc. | Combustion chamber geometry |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4757112B2 (en) * | 2006-06-26 | 2011-08-24 | 本田技研工業株式会社 | Direct fuel injection diesel engine |
JP4767775B2 (en) * | 2006-07-04 | 2011-09-07 | 本田技研工業株式会社 | Direct fuel injection diesel engine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB256954A (en) * | 1925-08-12 | 1927-09-15 | Alfred Buchi | Improvements in cylinder covers for internal combustion engines |
EP0174657A2 (en) * | 1984-09-13 | 1986-03-19 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Method of operation of a reciprocating piston internal combustion engine and reciprocating piston internal combustion engine for realizing this method |
JPH0240020A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Mazda Motor Corp | Combustion chamber construction of engine |
US5285755A (en) * | 1993-03-08 | 1994-02-15 | Chrysler Corporation | Open chamber diesel engine having a piston with recesses therein |
JP2001349220A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Kiyoshi Okada | Improvement in combustion method of diesel engine |
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-
2002
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB256954A (en) * | 1925-08-12 | 1927-09-15 | Alfred Buchi | Improvements in cylinder covers for internal combustion engines |
EP0174657A2 (en) * | 1984-09-13 | 1986-03-19 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Method of operation of a reciprocating piston internal combustion engine and reciprocating piston internal combustion engine for realizing this method |
JPH0240020A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Mazda Motor Corp | Combustion chamber construction of engine |
US5285755A (en) * | 1993-03-08 | 1994-02-15 | Chrysler Corporation | Open chamber diesel engine having a piston with recesses therein |
JP2001349220A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Kiyoshi Okada | Improvement in combustion method of diesel engine |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 198 (M - 0965) 23 April 1990 (1990-04-23) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 04 4 August 2002 (2002-08-04) * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2857698A1 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-21 | Renault Sa | Diesel engine with direct fuel injection has angle between conical combustion chamber surface and cylinder head thrust face made for higher power and less pollution |
FR2911373A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-18 | Renault Sas | Direct injection heat engine e.g. oil engine, has piston with bowl shaped cavity for deflecting and delivering fuel jets towards preheater plug, where plug has flat heating surface located parallel to wall of cylinder head |
WO2016070291A1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | Westport Power Inc. | Combustion chamber geometry |
US11053838B2 (en) | 2014-11-06 | 2021-07-06 | Westport Fuel Systems Canada Inc. | Combustion chamber geometry |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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