Brevet FR2012294A1 — publié le 19700320

i 2012294 La présente invention concerne des dispositifs d'injection de carburant. Elle a plus précisément pour objet un dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, ce dispositif comprenant un organe ser-5 vant à l'injection de carburant dans le tuyau d'admission (ou collecteur) du moteur, et un élément destiné à fournir du gaz en vue de faciliter la pulvérisation de ce carburant, l'écoulement de ce gaz étant assuré, en totalité ou en majeure partie, par la dépression qui règne dans le tuyau d'admission. 10 Selon une forme de réalisation, ce gaz est de l'air et sa circu lation est provoquée par la différence de pression entre la pression atmosphérique et la dépression dans le tuyau d'admission ou collecteur. Suivant une autre forme de réalisation, ledit gaz est le gaz d'échappement du moteur, et la circulation de ce gaz est provoquée par la 15 différence de pression entre la pression du gaz d'échappement et la dépression régnant dans le tuyau d'admission ou collecteur. En ce qui concerne la réalisation de dispositifs de mesure de carburant pour les moteurs à combustion interne des véhicules à moteur, la difficulté est d'assurer que la composition des gaz d'échappement ne donne 20 pas lieu à une pollution inacceptable de l'air. On sait réaliser des dispositifs de dosage de carburant assurant des proportions acceptables d'hydrocarbures non brûlés et d'onde de carbone dans le gaz d'échappement, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des procédés catalytiques ou de combustion dans le dispositif d'échappement. 25 De tels dispositifs de mesure ont cependant tendance à doser une quantité de carburant qui donne un rapport carburant/air faible, ce qui peut avoir pour conséquence l'émission d'une quantité inadmissible d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement. Le demandeur a constaté que la proportion d1oxydé d'azote émise 30 peut être ramenée à une valeur acceptable, si l'on alimente les cylindres du moteur en gaz inerte, de préférence avec les gaz d'échappement du moteur. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant des organes"servant à alimenter les cylindres en gaz inerte, avantageusement avec les gaz d'échappement du moteur. 35 D'autres particularité et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels : 22520 2 2012294 - la figure 1 représente, de façon relativement schématique, une partie d'une forme de réalisation du dispositif d'injection de carburant selon l'invention, - - les figures 2 à 5 représentent différentes variantes du dis-5 positif de la figure 1, - la figure 6 représente un montage assurant l'alimentation en carburant d'une série d'injecteurs, enfin - les figures 7 à 9 représentent, en partie en coupe, trois formes de réalisation de l'injecteur. 10 La tête de cylindre 10 d'un moteur à combustion interne est re présentée schématiquement; sur la figure 1, comme formée, de manière connue, d'un canal 11 d'admission de carburant, d'une soupape 12 d'admission dans un cylindre 9, et d'un collecteur 23. Il est bien entendu que le moteur comporte une série de cylindres, par exemple 4 ou 6, dont chacun possède 15 sa propre soupape d'admission. Chaque cylindre peut comporter son propre injecteur, tel que l'injecteur 8, disposé au voisinage de la soupape d'admission 12 ; un tel injecteur comporte un manchon extérieur 15 fixé au collecteur 13 et qui porte le corps 16 de l'injecteur, de manière qu'il existe un passage annulaire 17 au-20 tour de ce corps. L'injecteur de carburant peut, par exemple, être un injecteur actionné de façon électromagnétique et du type décrit dans le brevet français n° 1 375 648, cet injecteur étant alimenté en carburant par un passage 18. Du gaz est envoyé par le passage 19 dans le passage annulaire 17. 25 Suivant une forme de réalisation, ce gaz peut être l'air, par exèmple l'air provenant du filtre à air (non représenté) du moteur. Le corps 16 de l'injecteur de carburant comporte un gicleur 20 disposé coaxialement à une buse de pulvérisation 21 ménagée dans la paroi intérieure extrême du manchon 15, cette buse de pulvérisation étant assez grande pour que le jet de carburant 30 non pulvérisé puisse y pénétrer, mais suffisamment petite pour que l'air qui la traverse en provenance du passage annulaire 17 provoque la pulvérisation du carburant,tout en permettant au moteur de tourner au ralenti. On notera que, dans cette forme de réalisation^ le courant d'air est provoqué par la différence entre la pression qui règne à 1'extrémité amont du passage 35 19 (qui est normalement la pression, atmosphérique ambiante ou une pression légèrement inférieure) et la dépression dans le collecteur 13, A pleine ouverture des gaz, la différence entre la pression au collecteur et la pression â l'extrémité amont du passage 19 peut être né 22520 3 2012294 gligeable, auquel cas l'écoulement d'air destiné à faciliter la pulvérisation est négligeable. Toutefois, le réglage de l'échappement, qui s'est révélé être fortement amélioré à la vitesse de régime par le dispositif selon la présente invention, a relativement peu d'importance à pleine ou-5 verture. On a constaté que le réglage de l'échappement peut être encore amélioré et que la pollution (en particulier par des oxydes d'azote) peut diminuer jusqu'à prendre une valeur acceptable, si l'on alimente les cylindres du moteur avec un gaz inerte, constitué avantageusement par les gaz d'échappement du moteur. On peut donc avantageusement envoyer, dans le pas-10 sage 19, les gaz d'échappement, au lieu d'air, en reliant ce passage à l'échappement du moteur. Les gaz d'échappement ont donc pour rôle à la fois de faciliter la pulvérisation du carburant provenant du gicleur 20 et de ramener à une valeur acceptable la quantité d'oxyde d'azote émise par l'échappement du moteur, étant donné que les gaz d'échappement qui passent 15 par la buse de pulvérisation 21 sont aspirés dans le cylindre par le canal d'admission 11. La figure 2 représente une variante suivant laquelle, au lieu d'une cloison plane bouchant l'extrémité intérieure du manchon 15, on utilise une cloison 22 tournant sa concavité vers l'intérieur et de forme semi-20 torique, ce qui a pour effet d'inverser localement le sens de l'écoulement d'air. Dans le cas de la variante représentée sur la figure 3, l'extrémité intérieure du manchon 15 comporte, au lieu d'une cloison plane, une partie conique effilée 32, prolongée par une partie cylindrique 33, l'en-25 semble ayant la forme d'une cheminée, ce qui a pour effet d'accélérer l'écoulement de l'air en direction de la buse de pulvérisation 21. Bien entendu, dans chacune des formes de réalisation correspondant aux figures 2 et 3, tout comme dans le cas de la forme de réalisation de la figure 1, le passage 19 peut être alimenté, soit par de l'air à la 30 pression atmosphérique et à la température ambiante, soit par des gaz drê-chappement provenant de l'échappement du moteur. Dans le cas où l'air est utilisé, cet air peut être réchauffé par échange de chaleur, par exemple avec les gaz d'échappement. Les figures 4 et 5 représentent des formes de réalisation selon 35 lesquelles l'échange de chaleur se fait entre l'air chauffé ou les gaz chauds d'échappement et le carburant, en vuè de faciliter la pulvérisation de ce dernier. Sur la figure 4, le passage 19 est relié à l'extrémité aval d'un manchon 45 qui, avec un manchon intérieur 46, constitue un passage annulaire 69 22520 4 2012294 47 par lequel l'air chauffé, (ou les gaz chauds d'échappement), s'écoule vers le gicleur 20, où il change de sens et se mélange au carburant injecté par une buse de pulvérisation 41 ménagée dans la cloison extrême du manchon intérieur 46. 5 Le carburant pulvérisé s'écoule par le passage 48 du manchon 46, et l'échange de chaleur qui se produit à travers la paroi de ce manchon augmente la vaporisation. Dans le cas de la forme de réalisation représentée sur la figure 5, la disposition des pièces est identique à celle de la figure 1, avec 10 cette seule différence qu'un prolongement tubulaire 55 fait saillie de l'extrémité du fourreau 1-5, en aval de la buse 21, ce prolongement tubulaire ayant pour rôle d'augmenter la durée du mélange du carburant avec l'air chauffé ou le gaz, et,par suite, d'augmenter la vaporisation. La figure 6 représente, de façon schématique, un procédé per-15 mettant de compenser les variations de l'écoulement du carburant résultant des variations de la pression du gaz d'alimentation dans le passage 19. Cette figure montre quatre injecteursile carburant 8, alimentés (flèche Fl) en carburant sous pression provenant d'un réservoir 60, par l'intermédiaire d'une pompe 61 et d'une conduite d'alimentation 62. La pression dans cette 20 conduite est établie par la soupape 63 de commande de pression, et l'excès de carburant est renvoyé (flèche F2) au réservoir, par la conduite de retour 64. La compensation voulue est obtenue en soumettant la soupape 63 à une pression de référence, qui est égale à la pression régnant dans la conduite 65, provoquant l'écoulement d'air ou de gaz dans le passage 19 et 25 la buse de pulvérisation. C'est ainsi que, si la pression de référence dans la conduite 65 diminue, tendant ainsi à provoquer une variation du débit de carburant, cette pression de référence agit sur la soupape 63 de manière à modifier la pression du carburant alimentant les injecteurs, assurant de la sorte la compensation recherchée. 30 Les dispositifs d'injection de carburant selon l'invention peu vent présenter d'autres caractéristiques telles que celles décrites dans le brevet français n° 1 453 811. Les figures 7 à 9 représentent, partiellement en coupe, trois formes de réalisation de l'injecteur de carburant utilisé dans le dispositif 35 selon l'invention. Dans chaque cas, l'injecteur est actionné de façon électromagnétique et il est, dans l'ensemble, construit comme décrit dans le brevet français n° 1 375 648. 69 22520 5 2012294 Dans la forme de réalisation correspondant à la figure 7, l'injecteur est identique à celui qui est représenté schématiquement sur la figure 3, et les éléments homologues de ces deux figures portent les mêmes numéros de référence. Le carburant est envoyé dans la soupape par l'admission 18, 5 et la bobine d'excitation de 1'électro-aimant est représentée en 71. L'admission 18 est placée dans un logement 72 qui, avec le manchon(ou chambre de mélange)15, entoure l'injecteur. Ces éléments 72 et 15 sont solidaires l'un de l'autre, et l'élément 15 a pour rôle de fixer l'injecteur au collecteur du moteur. Le manchon 15 présente une partie conique effilée 32 10 qui conduit à la buse de pulvérisation 21. La forme de réalisation correspondant à la figure 8 présente une cloison 22 tournant sa concavité vers l'intérieur et identique à celle de la figure 2, et la forme de réalisation représentée sur la figure 9 comporte un prolongement tubulalre 55 identique à celui de la figure 5. 15 Dans chaque forme de réalisation de l'injecteur, le gicleur 20 peut avoir un diamètre de 0,5 mm, et la buse de pulvérisation 21 peut avoir un diamètre de 1,2 mm. Ainsi, le carburant sortant par le gicleur est entraîné par le courant d'air ou de gaz et traverse la buse de pulvérisation. Il va de soi que la description de la présente invention n'est 20 nullement limitative et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 69 22520 6 2012294 R E V E N D I G A T I 0 H S 1 - Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion 5 interne comprenant un organe servant à injecter le carburant dans le tuyau d'admission ou collecteur de ce moteur, et un élément destiné à fournir un gaz qui facilite la pulvérisation de ce carburant. 2 - Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écoulement dudit gaz est provoqué, en totalité ou en ma- 10 jeure partie, par la dépression régnant dans ce tuyau d'admission ou collecteur. 3 - Dispositif d'injection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ce gaz est de l'air, et que l'entraînement de cet air est provoqué par la différence de pression entre la pression atmosphérique et 15 celle régnant dans ce tuyau d'admission ou collecteur. 4 - Dispositif d'injection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit gaz est le gaz d'échappement du moteur et que 1'entraînement de ce gaz est provoqué par la différence de pression entre la pression du gaz d'échappement et la pression régnant dans ce tuyau d'admis- 20 sion ou collecteur. 5 - Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdits organes d'injection de carburant comprennent au moins un injecteur disposé dans le collecteur du moteur et présentent un manchon qui entoure le corps de cet injecteur, fourreau par lequel 25 ledit gaz est introduit pour être mélangé au carburant provenant du gicleur de cet injecteur-, ce manchon se terminant par une buse de pulvérisation coaxiale à ce gicleur et communiquant avec ledit collecteur, en vue de pulvériser le carburant mélangé à ce gaz. 6 - Dispositif d'injection selon la revendication 5, caractérisé 30 par le fait que ledit manchon, au voisinage de la buse de pulvérisation, a une forme telle qu'il provoque un renversement local du sens de l'écoulement de gaz au voisinage du gicleur. 7 - Dispositif d'injection selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit manchon présenté une portion conique effilée disposée 35 en amont de la buse de pulvérisation et convergeant en direction de cette buse, afin de provoquer une accélération de l'écoulement de gaz vers ladite buse de pulvérisation. 69 22520 7 2012294 8 - Dispositif d'injection selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un prolongement tubulaire fait saillie de l'extrémité aval de la buse de pulvérisation, ce prolongement ayant pour rôle d'augmenter la durée du mélange du carburant avec le gaz, avant sa dispersion dans le 5 collecteur. 9 - Dispositif d'injection selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la buse de pulvérisation est entourée par un manchon creux, par lequel du gaz chauffé est envoyé en sens inverse de l'écoulement du carburant pulvérisé et du gaz provenant de la buse de pulvérisation. 10 10 - Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend une série d'injecteurs de carburant alimentés en carburant sous pression provenant d'une réserve de carburant, par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation commune, et qu'il comprend également une conduite de retour vers cette réserve de carburant, 15 alimentée par une soupape de commande de pression qui délimité la pression du carburant dans ladite conduite, cette soupape de commande de pression étant également soumise à une pression de référence égale à la pression du gaz envoyé dans les injecteurs, le montage étant tel que cette pression de référence agit sur ladite soupape de commande de pression de façon à modifier 20 la pression du carburant envoyé dans les injecteurs, assurant ainsi la compensation des variations de l'écoulement du carburant provenant des modifications de la pression du gaz d'alimentation. 11 - Injecteur de carburant comportant un gicleur, cet injecteur étant caractérisé par le fait qu'au moins la région voisine de ce gicleur 25 est entourée par un manchon qui se termine par une buse de pulvérisation coaxiale audit gicleur et située en aval de ce dernier, et qu'il est prévu un élément servant à envoyer un gaz dans ledit manchon. 12 - Injecteur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la buse de pulvérisation est plus grande que le gicleur. 30 13 - Injecteur selon l'une des revendications 11 et 12, caracté risé par le fait que ledit manchon, au voisinage de ladite buse de pulvérisation, a une forme telle qu'il provoque une inversion locale du sens de l'écoulement de gaz au voisinage du gicleur. 14 - Injecteur selon l'une des revendications 11 et 12, caracté-35 risé par le fait que ledit manchon présente une partie conique effilée située en amont de la buse de pulvérisation, et qui converge vers cette buse afin de provoquer une accélération de l'écoulement du gaz en direction de ladite buse de pulvérisation. 69 22520 8 2012294 15 - Injecteur selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait qu'un prolongement tubulaire fait saillie de l'extrémité aval de la buse de pulvérisation et a pour rôle d'augmenter la dvçrée du mélange du carburant avec le gaz, avant sa dispersion au-delà de cette 5 buse. 16 - Injecteur selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que la buse de pulvérisation est entourée par un manchon creux qui communique avec ledit manchon et par lequel du gaz réchauffé peut être envoyé en sens inverse de l'écoulement de carburant pulvérisé et 10 de gaz en provenance de la buse de pulvérisation.