[0001] On sait que le refroidissement des pistons pour moteurs à combustion interne est
un problème délicat, en particulier lorsqu'il s'agit de moteurs à pistons libres.
On a déjà proposé dans le brevet FR-A-2 441 073 de disposer à l'intérieur du piston
moteur creux, un chemisage coaxial au piston, et d'assurer, entre le piston et son
chemisage, une circulation d'un fluide de refroidissement enfermé dans le piston,
sous l'action du mouvement de ce dernier. Toutefois les essais ont montré que l'efficacité
du refroidissement ainsi obtenu peut être améliorée grâce à certaines dispositions
destinées à régulariser la circulation du fluide à l'intérieur du piston.
[0002] Selon l'invention on dispose des nervures longitudinales dans la chambre annulaire
fermée située entre le piston et son chemisage intérieur, lesdites nervures s'étendant
sur la majeure partie de la hauteur de la chambre et étant alternativement inclinées
dans un sens puis dans l'autre par rapport à l'axe du piston, de façon à définir,
dans ladite chambre, une succession de canaux longitudinaux adjacents dont la section
augmente (ou diminue) depuis l'une des extrémités du piston vers l'autre.
[0003] L'invention sera mieux comprise et diverses caractéristiques secondaires ainsi que
ses avantages apparaîtront au cours de la description en référence au dessin annexé,
dans lequel
- la figure 1 est une vue en coupe d'un piston selon l'invention;
- la figure 2 est une vue développée de la surface extérieure du chemisage du piston.
[0004] Si l'on se reporte au dessin on voit un piston moteur destiné plus particulièrement
à un moteur à piston libre. En effet à l'une de ses extrémités, qui est opposée à
celle destinée à pénétrer dans la chambre de combustion du moteur, le piston cylindrique
1 présente une portion annulaire 2 pourvue d'ailettes 3. Cette dernière est destinée,
comme on le sait, à constituer la pompe de balayage du moteur et évolue dans une chambre
à température relativement basse.
[0005] A l'intérieur du piston creux 1 est disposé un chemisage cylindrique 4 coaxial au
piston. Un épaulement 4b du chemisage 4 permet sa fixation sur la portion annulaire
2 du piston. Le diamètre extérieur du chemisage 4 est inférieur au diamètre intérieur
du piston 1 de sorte que l'ensemble définit une chambre annulaire 5 étanche vis-à-vis
de l'extérieur. La chambre 5 ne sera pas, en général, limitée au strict volume annulaire
défini par le piston et son chemisage; on préférera, au contraire, fermer le chemisage
4 par un fond 4a venant à quelque distance du fond la du piston qui évolue dans la
chambre de combustion du moteur. Ainsi, comme représenté sur le dessin, la chambre
fermée 5 comporte une partie annulaire et un volume sensiblement plat (5a) entre les
fonds 4a et la.
[0006] Dans l'épaisseur de la partie annulaire de la chambre 5 sont prévues des nervures
6 sensiblement longitudinales. Elles s'étendent, comme on le voit, sur la quasi-totalité
de la hauteur du piston mais s'arrêtent à quelque distance de l'épaulement 4b. Du
côté du fond 4a les nervures s'étendent sensiblement jusqu'à ce fond mais, en l'absence
de volume plat 5a, devraient s'arrêter à quelque distance du fond la du piston.
[0007] De préférence les nervures 6 sont venues de fabrication avec le chemisage 4 et on
voit sur la figure 2 qu'elles sont légèrement inclinées par rapport à l'axe du chemisage,
alternativement dans un sens puis dans l'autre. Ainsi, ces nervures 6, très légèrement
hélicoïdales, définissent des canaux longitudinaux adjacents 7 dans toute la partie
annulaire de la chambre 5. De préférence tous les canaux 7 seront identiques et leur
section va en croissant (ou en diminuant) depuis l'une des extrémités du piston vers
l'autre.
[0008] Au moment du montage du chemisage 4 une certaine quantité de fluide de refroidissement
(huile, sodium, etc.) est emprisonnée dans la chambre 5.
[0009] Pendant le fonctionnement du moteur,la chaleur à évacuer provient de la chambre de
combustion et est transmise au piston 1 du côté de son fond 1a. Après l'explosion,le
piston 1 se déplace dans le sens de la flèche F et le fluide de refroidissement qui
s'était rassemblé dans la chambre 5a du côté du fond la est d'abord entraîné dans
le mouvement du piston. Lorsque celui-ci ralentit pour finalement s'arrêter, le fluide
de refroidissement poursuit son mouvement par inertie dans le sens de la flèche F,
en empruntant principalement ceux des canaux 7 dont la section est la plus grande
au voisinage du fond la du piston. La vitesse du fluide augmente rapidement, dans
les canaux 7 dont la section diminue et devient très élevée lorsqu'il atteint l'épaulement
4b. Le transfert thermique s'effectue alors de façon satisfaisante entre le fluide
de refroidissement et la portion annulaire 2 refroidie par l'air de balayage, grâce
en particulier aux ailettes 3.
[0010] Lors du retour du piston 1, des phénomènes analogues se produisent, le fluide de
refroidissement débouchant à grande vitesse dans le volume 5a au moment où le piston
s'arrête, après avoir comprimé le mélange combustible. Le transfert de la chaleur
entre le fond la du piston et le fluide de refroidissement s'effectue alors dans de
bonnes conditions.
[0011] L'invention peut être réalisée sur la plupart des pistons pour moteurs à combustion
interne, notamment sur ceux dont le refroidissement est difficilement obtenu par les
moyens connus. Bien que l'on ait décrit, en référence aux dessins, un mode de réalisation
dans lequel les nervures 6 sont fabriquées en même temps que la chemise 4, il est
bien évident que ces nervures pourraient être fabriquées en même temps que le piston
1. On sait en effet que le piston et la chemise 4 sont généralement constitués par
des pièces moulées puis usinées, ce qui permet une réalisation facile des nervures.
1. Piston pour moteur à combustion interne, en particulier pour moteur à piston libre,
comportant un ensemble de deux cylindres coaxiaux, le cylindre intérieur (4) présentant
un diamètre extérieur sensiblement inférieur au diamètre intérieur du cylindre extérieur
(1) de façon à définir une chambre fermée annulaire (5) apte à recevoir un fluide
de refroidissement, caractérisé en ce que des nervures longitudinales (6) sont prévues
dans la chambre fermée annulaire (5) et s'étendent sur la majeure partie de la hauteur
de celle-ci, lesdites nervures étant alternativement inclinées dans un sens puis dans
l'autre par rapport à l'axe du piston de façon à définir, dans ladite chambre,une
succession de canaux longitudinaux adjacents (7) dont la section augmente depuis l'une
des extrémités du piston vers l'autre.
2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que du côté de la chambre de
combustion, le cylindre intérieur (4) possède un fond (4a) espacé du fond (la) du
cylindre extérieur (1), le volume plat (5a) compris entre les deux fonds (la) et (4a)
étant en communication avec la chambre fermée annulaire (5) et les canaux adjacents
(7) débouchant dans ledit volume plat.
