Brevet FR2373689A1 — publié le 19780707

La présente intention concerne un inåecteur asservi comportant plusieurs canaux d'injection et qui est destiné à des moteurs à combustion interne à compression d'air et à injection directe et dont le piston présente une chambre de combustion en forme de corps de révolution permettant une projection partielle du carburant sur la paroi de la chambre de combustion par suite d'un mouvement giratoire de l'air autour de l'axe longitudinal de la chambre de combustion, cet injecteur étant constitué essentiellement par un corps et un organe commandant l'admission du carburant. tes injecteurs de ce type font partie de L'étant de la technique connue et sont utilisés sous des formes de réalisation différentes pour des moteurs à combustion interne qui fonctionnent suivant le procédé mentionné par projection du carburant sur la paroi de la chambre de combustion. Cependant il a été constaté depuis longtemps que ces moteurs produisent, notamment à des faibles régimes et sous de faibles charges, de la fumée indésirable d'une coloration bleue ou blanche irritant les yeux et les organes respiratoires0 Ces fumées résultent d'une combustion insuffisante et incomplète par suite d'une température trop basse de la paroi de la chambre de combustion ee qui a pour effet la formation d'aldéhydes, d'acroléine et d'hydrocarbures non brûlés et analogues. Afin de remédier à cet inconvénient il a été proposé d'augmenter le taux de compression des moteurs ou de prévoir un organe antigiratoire pour l'air de combustion. On a également essayé de modifier la direction du Jet de carburant pendant les régimes en question en vue d'augmenter de façon correspondante la proportion du carburant se mélangeant directement à l'air de combustion. Ce procédé a, en effet, permis de réduire la fumée bleue et la présence des substances irritantes dans les gaz d'échappement mais le résultat était incomplet parce que les moyens utilisés à cet effet sont très onéreux-et n'assurent pas un fonctionnement sûr. Ce procédé entraine, en outre, fréquemment une dégradation des caractéristiques techniques du moteur à des charges élevées et notamment en pleine charge. il a été également proposé de prolonger,par des moyens simples, la durée d'injection du carburant lors de faibles régimes afin d'éviter un Jet de carburant compact. Ce procédé n'a pas permis d'atteindre le but visé. On connaît également du fait du brevet allemand 2.038.048 et lors de l'utilisation d'une chambre de combustion sphérique, la possibilité de réduire à une certaine valeur le rapport entre le diamètre de la chambre de combustion et celui de l'ouverture du canal d'inJection afin de déplacer le point d'impact du Jet de carburant vers le quart inférieur de la chambre de combustion, l'ordre de grandeur du volume d'air présentant un mouvement giratoire étant limité à une valeur déterminée. Ce procédé a pour objet de mélanger directement à l'air une quantité de carburant dans des proportions aussi grandes que possible et de ne faire arriver sur la paroi froide de la chambre de combustion qu'une très petite quantité de carburant s s forme de pellicule.Cependant ce procédé ne peut être utilisé que pour des chambres de combustion de forme sphérique. La présente invention a donc pour obJet de perfectionner un inJecteur à plusieurs canaux d'injection du type décrit dans l'introduction de façon à permettre, par des moyens simples, de réduire au maximum la formation de fumées bleues et blanches d'un moteur à combustion interne fonctionnant selon le prineipe mentionné ci-dessus, sans nuire au rendement du moteur, notamment à des régimes élevés et en permettant le libre choix de la forme de la chambre de combustion. Conformément à l'invention ce résultat est obtenu du fait que l'organe commandant l'admission du carburant est conçu de façon à ouvrir lors de régimes peu élevés et lors de faibles charges du moteur d'abord un seul canal ou une série de canaux et lors de régimes moyens ou en pleine charge un canal ou une série de canaux d'injection supplémentaires. L'invention se propose particulièrement d'utiliser un inJecteur à plusieurs canaux d'injection dans lequel l'or- gane commandant l'admission du carburant est réalisé sous la forme d'une aiguille se déplaçant axialement dans le corps de l'injecteur et soumise à la force élastique d'un ressort, un espace annulaire étant prévu dans le corps et en dessous du siège de l'aiguille, cet injecteur est caractérisé en ce que le canal ou la série de canaux d'inJection s'ouvrant en premier débouche dans espace annulaire du corps de l'inåec- teur, en ce qu'il est prévu axialement dans le corps et en dessous de l'espace annulaire un alésage borgne dans lequel débouche le canal ou la série de canaux à ouverture retardée et en ce que l'aiguille présente un prolongement axial constitué par un téton cylindrique guidé par l'alésage borgne et dont la longueur a été calculée de façon qu'il n'ouvre les canaux d'inJection débouchant dans l'alésage borgne qu'après une course partielle et prédéterminée de l'aiguille. Lors de faibles régimes de rotation et à de faibles charges l'aiguille n'est soulevée que légèrement de son siège pour ne permettre que l'inJection d'une faible quantité de carburant par le ou les canaux débouchant dans espace annulaire. Par suite-de l'accroissement proportionnel de la pression régnant à l'intérieur du conduit dtinåection dA à l'augmentation de la vitesse de rotation et de la charge, la pression s'accroît également à l'intérieur de l'espace annulaire, l'aiguille est alors davantage soulevée jusqu'à ce que son téton cylindrique libère l'alésage borgne et le carburant peut ainsi pénétrer dans les canaux d'injection débouchant à l'intérieur de cet alésage borgne. A partir de ce moment on dispose de la section transversale de tous les canaux d'insection.Suivant un perfectionnement de l'invention, la section de tous les canaux d'inJection correspond à la section d'un inJecteur à canal unique mais il est évident que la répartition des sections des différents canaux peut se faire arbitrairement, c'est-à-dire qu'un seul canal ou certains canaux peuvent présenter une section plus importante et d'autres une section moins importante. Par ce procédé il est possible de créer, pour des faibles régimes de rotation et des faibles charges du moteur, une pulvérisation parfaite du carburant Jamais encore atteinte à ce Jour sans pour autant nuire au rendement en pleine charge du moteur. A ce suJet on peut également citer le brevet allemand 926.050 par lequel on connaît un inJecteur modifié à téton qui comporte deux canaux d'inJection de sections transversales différentes et dans lequel l'aiguille commande, sous forme d'inJecteur à téton et à section variable, le canal d'inJection principal, se trouvant dans le prolongement ae l'axe longitudinal de l'injecteur tandis que le canal d'inJection de faible section reste ouvert pendant tout le cycle d'injection. Cette forme de réalisation permet, pour tous les régimes de fonctionnement du moteur, d'obtenir une forte pulvérisation du carburant grâce au petit canal d'inectior ce qui a pour effet une répartition directe du mélange air-carburant, tandis que le canal d'inJection principal ne laisse passer que relativement peu de carburant sous forme de Jet compact par suite de la configuration particulière de la section transversale du téton. Dans des moteurs à combustion interne et à inJection directe dont les pistons comportent des chambres de combustion et dans lesquels le carburant est pulvérisé sur la paroi de la chambre de combustion cet injecteur présente un certain nombre d'inconvénients qui ne permettent pas son utilisation pour résoudre le problème posé par la présente invention. Lorsqu'on veut de bons rendements sous pleine charge il est par exemple nécessaire de placer l'inJecteur dans la culasse de telle manière que son axe longitudinal se trouve dans le prolongement de l'endroit de la paroi de la chambre de combustion sur laquelle l'impact du jet de carburant doit se produire ce qui est pratiquement impossible à réaliser pour des raisons de construction. En pleine charge le petit canal est également ouvert et projette le carburant dans la chambre de combustion suivant une trajectoire dont la direction diffère sensiblement de celle qui est optimale pour une parfaite combustion sous pleine charge. il est en outre connu que ce canal d'injection de faible section a tendance à devenir rapidement inefficace par suite d'une forte formation de calamine. Tous ces inconvénients sont évités par l'injecteur de la présente invention et ceci d'autant plus que cet inåec- teur,constitué par un inJecteur typique à trous, se différencie fondamentalement d'un injecteur a téton étrangleur étant donné que son téton cylindrique remplit une toute autre fonction en séparant avec précision la succession d'inJections des deux canaux ou des deux séries de canaux d'injection. Cette caractéristique ne peut pas etre contestee même si, pour des raisons de tolérances de fabrication, il y avait une fuite minime- dans le corps de l'inJecteur entre le téton et l'alésage borgne. Un perfectionnement suivant l'invention est caractérisé en ce que le corps de l'inJecteur présente sur sa surface extérieure inférieure une chemise conique et en ce que le ou les canaux d'inJection venant de l'espace annulaire et de l'alésage borgne débouchent dans le meme plan de la chemise conigue et peuvent présenter une orientation quelconque. On obtient ainsi une inJection de carburant assurant le meilleur rendement d'un moteur. Conformément à ltinvention il est prévu d'appliquer l'aiguille de l'inJecteur sur son siège par la force d'un ressort et de faire intervenir un deuxième ressort, assistant le premier dès que l'aiguille, après s'entre soulevée de son siège,a effectué une course partielle déterminée. Ce montage permet d'obtenir un réglage plus précis de l'inJection du carburant pour tous les régimes du moteur. Diverses autres caractéristique de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'obJet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexe. La fig. 1 est une coupe longitudinale de la partie inférieure d'un inJecteur suivant l'invention. La fig. 2 est une coupe longitudinale montrant partiellement la combinaison suivant l'invention des ressorts qui agissent sur l'aiguille de l'inJecteur. La fig. 1 montre la partie du corps 1 de l'injecteur qui comporte l'alésage 2 pour l'aiguille iieltinjecteur 3. te diamètre de cet alésage 2 se retrécit vers le bas et la surface oblique ainsi obtenue constitue le siège 4 sur lequel l'aiguille 3 s'applique de façon étanche lorsqu'elle se trouve en position de repos. En dessous du siège 4 est prévu un espace annulaire 5 dans -lequel, & la fig. 1, débouche un canal d'inJection 6 formant un angle avec l'axe longitudinal x de l'injecteur. L'alésage 2 se termine par un alésage cylindrique borgne 7 qui, dans la position de repos représentée de l'aiguille 3, est fermé par un prolongement de cette dernière en forme de téton cylindrique 8.Un autre canal d'injection 9 venant de l'alésage borgne 7 débouche sur la surface conique 10 en traversant le corps ide l'inJecteur. Conformément à la figa 2 la partie supérieure de l'aiguille 3 est logée dans le corps 1 et peut coulisser axialement. Âu-dessus de l'aiguille 3 se trouve un organe 11 en forme de champignon renversé, sur lequel une pression est exercée par l'une des extrémités d'un ressort hélicoSdal 12 dont l'autre extrémité prend appui sur une butée non représen tée. Un autre ressort hélicoidal 13, d'un plus grand diamètre, agit sur une rondelle 14 dont la partie inférieure entoure la collerette lia de la pièce il en forme de champignon renversé et qui, dans le sens de l'axe longitudinal X de l'in-Jecteur, laisse subsister un Jeu 15 entre elle et la collerette 11a. Lorsque l'injecteur est alimenté en carburant l-'ai- guille 3 se déplace d'abord à l'encontre de la force élastique du ressort 12 Jusqu'à suppression du jeu 15 ce. qui a pour effet de libérer le. canal d'inJection 6. Â des régimes plus élevés du moteur ou en pleine charge la pression régnant dans 1 'espace annulaire 5, s'accroît et lorsqu'elle est supérieure à la force élastique du deuxième ressort 13 la course de l'aiguille 3 atteint sa position maximale dans laquelle le téton 8 libère l'alésage borgne 7 et de ce fait également le canal d'injection 9. REVENDICAtIONS 1 - Injecteur asservi comportant plusieurs canaux d'inJection et qui est destiné à des moteurs à combustion interne à compression d'air et à inJection directe et dont le piston présente une chambre de combustion en forme de corps de révolution permettant une projection partielle du carburant sur la paroi de la chambre de combustion par suite d'un mouvement giratoire de l'air-autour de l'axe longitudinal de la chambre due combustion, cet injecteur étant constitué essentiellement par un corps et un organe commandant l'admission du carburant, caractérisé en ce que l'organe 3 commandant l'admission du carburant est conçu de façon à ouvrir lors de régimes peu élevés et lors de faibles charges du moteur d'abord un seul canal 6 ou une série de canaux et lors de régimes moyens ou en pleine charge un canal 9 ou une série de canaux dtinåec- tion supplémentaires. 2 - Injecteur suivant la revendication i dans lequel l'organe commandant l'admission du carburant est réalisé sous la forme d'une aiguille 3 se déplaçant axialement dans le corps 1 de l'injecteur et soumise à la force élastique d'un ressort, un espace annulaire 5 étant prévu dans le corps 1 et en dessous du siège 4 de l'aiguille, cet injecteur est caractérisé en ce que le canal 6 ou la série de canaux dtin- jection s'ouvrant en premier débouche dans l'espace annulaire 5 du corps 1 de l'injecteur et en ce qu'il est prévu axialement dans le corps 1 et en dessous de l'espace annulaire 5 un alésage borgne 7 dans lequel débouche le canal 9 ou la série de canaux à ouverture retardée et en ce que l'aiguille 3 présente un prolongement axial constitué par un téton cylindrique 8 guidé par l'alésage borgne 7 et dont la longueur a été calculée de façon qu'il n'ouvre les canaux d'injection 9 débouchant dans l'alésage borgne 7 qu'après une course partielle et prédéterminée 15 de l'aiguille 3. 3 - InJecteur suivant 1 'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps 1 de l'injecteur présente sur sa surface extérieure inférieure une chemise conique 10 et en ce que le ou les canaux d'injection 6, 9, venant de l'espace annulaire 5 et de l'alésage borgne 7,débouchent dans le même plan de la chemise conique 10 et peuvent présenter une orientation quelconque. 4 - Injecteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'aiguille 3 est appliquée, de façon étanche, sur le siège 4 par un ressort 12 et en ce qu'un deuxième ressort 13 entre en action en assistant le premier 12 au cours du mouvement d'ouverture de l'aiguille 3 et après que celle-ci ait effectué une course partielle prédéterminée 15. 5 - Injecteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la répartition de la section transversale totale des différents canaux d'injection 6, 9 peut être déterminée arbitrairement.