Brevet FR2180753A1 — publié le 19731130

Cette invention a pour objet un système d'injection de combustible pour moteurs, tels par exemple que les moteurs à combustion interne. Dans les systèmes d'injection de combustible, il est désirable que le combustible injecté se trouve à l'état atomisé. Dans certains systèmes de ce genre, par exemple dans ceux qui comportent un ajutage vibratoire d'injection du combustible en vue de le transformer en brouillard, il peut arriver que le combustible injecté ne soit pas entièrement atomisé, et qu'un noyau de liquide soit présent dans la masse de ce liquide. En pareil cas, ce combustible non atomisé n'est pas effectivement entraSné vers le moteur et se trouve souvent perdu, ce qui se traduit par une consommation de combustible élevée. La présente invention prévoit un système d'injection de combustible comprenant un ajutage d'injection du combustible et un vibrateur servant à imprimer une vibration à cet ajutage afin d'assurer l'atomisation du combustible injecté par lui, cet ajutage étant muni d'une chicane pour dissocier le flux de combustible le parcourant, et pour faciliter par là même l'atagisation du combustible par le vibrateur. Le système d'injection du combustible, objet de la présente invention, est plus efficace que de nombreux autres systèmes connus; il se prête de lui-même à une variation de la quantité de combustible injectée pendant chaque course d'aspiration de chaque cylindre ou de chaque révolution d'un moteur à combustion interne. En outre, en assurant une atomisation efficace du combustible injecté, le système d'injection est moins tributaire de la pression d'air régnant dans le canal d'écoulement de l'air. L'ajutage peut être placé soit dans ce canal, soit directement à l'intérieur du cylindre du moteur. Il est préférable pour faciliter encore davantage l'atomisé sation optimale du combustible s'échappant hors de l'ajutage que sa partie terminale aval soit pourvue d'un épaulement annulaire faisant saillie vers l'intérieur et définissant un orifice tronconique à arête vive dont la partie de base est située en aval de sa partie supérieure plus étroite. La chicane se termine, de préférence, par l'orifice tronconique en question. A titre de variante, et si cela est désiré, elle peut se terminer en deçà d'un orifice tronconique ou faire saillie au delà de cet orifice. Divers types de chicanes peuvent entre utilisés d'après l'invention. Un exemple typique d'une chicane-convenable est constitué par un bouchon ajouré soudé dans l'ajutage Si désiré, cette chicane peut entre normalement placée d'un côté de l'ajutage. En pareil cas, la chicane sera mobile de façon à pouvoir autre ami née dans le trajet parcouru par le combustible par engagement dans l'ajutage au moment requis. La chicane peut être déplacée par un dispositif électro-mécanique destiné à attirer ou à repousser cette chicane selon les besoins. lie système d'injection du combustible, objet de l'invention, peut comprendre un dispositif adducteur de combustible assurant un écoulement de combustible vers l'ajutage. Celui-ci peut être constitué de manière à émettre, en l'ab-sence de vibrations ultrasoniques, un jet de combustible dissocié ou non. lie plus souvent la présence de la chicane aura tendance à dissocier le jet de combustible, même en l'absence de vibrations ultrasoniques. lie système d'injection de combustible peut également comprendre un dispositif de réglage du temps ou une minuterie capable de limiter l'action des vibrations de l'ajutage, par exemple des vibrations ultrasoniques selon des périodes uniformément espacées. Chaque période -de temps peut constituer une partie réglable d'un cycle se trouvant dans une certaine relation par rapport au régime de révolution du moteur. Le dispositif de réglage du temps peut être relié au moteur de façon-à limiter l'excitation du vibrateur ultrasonique à une fraction réglable de chaque course d'aspiration de chaque cylindre alimenté par le canal adduc teur. Il peut être également prévu un dispositif de réglage automatique associé à la longueur de cette partie réglable. Un tube collecteur peut être englobé dans le système d'injection du combustible afin d'éliminer toute quantité de fluide injectée depuis l'ajutage d'injection et qui n'est pas encore atomisée. Toutefois, moyennant des conditions réglées de façon appropriée, il ne devrait pas être nécessaire de prévoir un pareil tube collecteur puisqu'unie quantité ~+ ~du combustible injectée sera normalement atomisée. Si un tube collecteur est prévu, il sera en principe relié au conduit de retour du combustible afin de ramener le combustible ainsi recueilli au réservoir le contenant. Si l'ajutage d'injection du combustible est soumis à des vibrations, il vibrera géralement selon un régime de "vibration ultrasonique" ou ce qu' on peut appeler une "fréquence ultrasoni- que". Les vibrations doivent évidemment titre suffisantes pour que le jet de liquide soit dissocié en particules très petites sem- blables à celles d'un brouillard. La gamme de fréquences en question peut s'avérer en pratique avoir sa limite inférieure dans le voisinage de la limite supérieure d'audibilité de l'oreille humaine. Toutefois, pour supprimer le bruit engendré, il sera gé néraleient préférable dans la pratique d'utiliser des fréquences suffisamment élevées pour assurer qu'un son audible ne soit pas produit. Divers modes de réalisation de l'invention sont décrits ciaprès, simplement à titre d'exemples d'ailleurs, en regard des dessins schéiatiques annexés dans lesquels La fig. 1 est une reprentation schématitue mettant en évidence les éléments principaux d'un système de fourniture de combustible conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe transversale dessinée à plus grande échelle de l'ajutage d'injection de combustible visible dans la fig. 1. La fig. 3 est une vue en section droite d'une variante de l'ajutage d'injection dqkombustible par rapport à celle que montre la fig. 2. Comice représenté dans les fig. 1 et 2, il s'agit ici d'un système d'injection de combustible destiné à un moteur ê combustion interne étudié de manière à aspirer l'air à travers un filtre 2 et un conduit d'admission 1. Une soupape d'étranglement ou papillon 3 est interposée dans la pipe d'entrée du conduit d'admission 1. Celui-ci est équipé d'un ajutage 4 de formation d'un ået représenté à plus grande échelle dans la-fig. 2. Cet ajutage 4 est établi de manière à produire un brouillard 6 de combustible liquide en travers Ou conduit d'admission 1. lie combustible est fourni à l'ajutage 4 par une pompe pressurisée Il qui sert à puiser le combustible à mête le réservoir 12 le contenant. Comme ceci est clairement visible dans la fig. 2, l'ajuta- ge 4 comprend un carter ou bottier 5 entourant une chicane 30. Celle-ci affecte la forme d'un bouchon qui est muni d'un bossage central 32 se terminant à l'intérieur d'un orifice tronconique 34 délimité par un épaulement 40 faisant saillie vers l'inté rieur.- Deux canaux à combustible 42 et 44 sont ménagés dans le bouchon 30 afin de permettre au combustible de sasser de haut en bas (en regardant la fig. 2) d'un c8té du bouchon 30 jusqu'à son autre c8tiO Le passage du combustible à travers le bouchon 30 peut être empêché au moyen d'une soupape à bille 46 qui prend appui dans un orifice central 48 ménagé dans la chicane 30 et est en communication avec les canaux 42,44. Le fonctionnement précis de cette soupape à bille 46 est décrit en détail dans un brevet français N0 73-03306 du 31 Janvier 1973 appartenant à la xeme Société L'ajutage 4 est solidaire d'un transducteur ultrasonique 9 pourvu, par exemple, d'un cristal piézo-électrique. Quand ce transducteur 9 reçoit un courant électrique à fréquence ultrasonique appliqué par un oscillateur temporisé 10, ce transducteur 9 imprime à l'ajutage 4 des vibrations ultrasoniques de fréquence d'amplitude et de direction telles que cet ajutage 4 injecte le combustible dans le conduit d'admission 1 du moteur sous la forme d'un brouillard fin qui se trouve mélangé intimement avec l'air aspiré et entraîné par celui-ci dans le conduit d'adnisssion Quand on vent arrêter le moteur, on ramène la soupape à bille 46 contre son siège, de façon qu'elle occupe la position représent dans la fig. 2, ce qui intercepte l'écoulement du combustible & travers l'ajutage 4. Avec des oscillations mécaniques appropriées et une chica- ne 30 placée et dimonsionnée de façon convenable, un brouillard de combustible sensiblement complet est injecté dans le conduit d'adsission 1. Le réglage de la quantité de combustible injectée pendant chaque course d'aspiration de chaque piston ou chaque résolution du moteur peut être assuré en faisant varier la durée pendant laquelle le transducteur 9 est excité pendant cette course ou cette révolution par rapport à leur durée totale, conformément à la quantité de combustible qui doit être injectée pendant le temps considéré, Ce réglage peut être effectué, par exemple, au moyen d'un dispositif à commutateur de distribution entraîné par le moteur et dans lequel un balai rotatif coopère avec un contact d'un élément de réglage dont le calage angulaire est étudié de manière à varier automatiquement suivant les données de réglage. En pareil cas, un équipement auxiliaire est, de préférence, prévu pour empêcher normalement la durée de l'injection pendant chaque course ou chaque révolution du moteur de tomber au-dessous d'un minimum prédéterminé. Un exemple convenable d'une pareille disposition en vue de minuter l'application des vibrations ultrasoniques a été décrit dans le brevet britannique NO 1.138o536 appartenant à la même Société. Dans la fig. 3 est représenté un ajutage 50 convenant à son insertion dans le circuit de fourniture de combustible alimentant une turbine ou le moteur d'une chaudière. Cet ajutage 50 comprend un carter 52 à paroi interne 52A. Une chicane 54 est placée à l'intérieur du carter 52 (comme le montre la fig. 3) et est maintenue en position par des points de soudure électronique 56 convenablement répartis autour de la circonférence de l'ajutage 50. Des canaux 58 d'arrivée du combustible sont prévus dans la chicane 54 pour permettre le passage du combustible de haut en bas (en regardant la fig. 3) d'un côté de cette chicane 54 vers son autre coté. Cette chicane 54 est munie d'un bossage central 60 qui se termine dans un orifice tronconique délimité par un épaulement annulaire 30 faisant saillie vers l'intérieur et placé à l'extré- mité inférieure libre du carter 52. On remarquera que l'ajutage 50 visible en 52 n'est pas muni d'un dispositif pour interromnre l'écoulement du liquide à travers cet ajutage, par exemple d'un organe tel que la soupape à bille 46 visible dans la fig. 20 Ainsi, il serait préférable de ne pas utiliser l'ajutage 50 dans un système de fourniture du combustible à une voiture parce qu'une certaine fuite de combustible pourrait se produire après l'interruption de la marche du moteur et que l'arrêt de celui-ci pourrait ne pas être immédiat.L'ajutage 50 se preste à une utilisation dans les systèmes de fourniture de combustible des turbines ou moteurs de chaudières lorsque les moteurs doivent être mis à l'arr8t en leur permettant {e ralentir jusqu a immobilisation complètes On conçoit que la description qui précède a été donnée simplement à titre d'exemple et que, bien que le système décrit comporte un ajutage d'injection de combustible placé dans un conduit d'admission d'air, cet ajutage pourrait, à titre de variante, être placé directement à l'intérieur d'un cylindre de moteur. En pareil cas, l'ajutage pourrait entre logé dans un orifice de la culasse du cylindre et occuper une position assez proche de la bougie d'allumage de ce cylindre, si un pareil mode d'allumage est prévu. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques, REVENDICAfIONS lo Système d'injection de combustible caractérisé en ce qu'il comprend une tuyère d'injection du combustible et un vibrateur destiné à faire vibrer cet ajutage afin d'assurer l'atomisation du combustible injecté par lui, cet ajutage étant pourvu d'une chicane servant à dissocier la veine de combustible qui le traverse et à faciliter ainsi l'atomisation du combustible par le vibrateur0 2e Système d'injection de combustible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ajutage est placé dans le conduit d'aspiration amenant l'air au moteur.. 3e Système d'injection de combustible suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'ajutage est pourvu dans sa partie terminale aval d'un épaulement annulaire faisant saillie vers 11 intérieur et délimitant un orifice tronconique à arete vive dont la base est placée en aval de sa partie supérieure la plus étroite. 4o Système d'injection de combustible suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la chicane Be termine par une partie tronconique. 5o Système d'injection de combustible suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chicane est constituée par un bouchon évidé qui est maintenu par soudage à l'intérieur de l'ajutage. 60 Système d'injection de combustible suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vibrateur est étudié pour produire des vibrations ultrasoniques. 7. Système d'injection de combustible suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de réglage du temps ou minuterie destiné à limiter la production des vibrations imprimées à l'ajutage à des périodes uniformément espacées. 8o Système d'injection de combustible suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif -d1adduction du combustible est prévu pour assurer 11 arrivée du combustible à l'ajutage.