Brevet FR2471491A1 — publié le 19810619

L'invention se rapporte à un moteur à combustion interne, à injection directe et à compression d'air, avec une chambre de combustion de révolution, formée dans la tête d'un piston ou dans la culasse, et avec un injecteur de com- bustible, prévu axialement dans la culasse ou presque axiale- ment par rapport à cette chambre. De tels moteurs à combustion interne sont déjà con- nus depuis de nombreuses années dans les variantes les plus diverses. Pour pouvoir exploiter au maximum l'air de combus- tion comprimé dans les cylindres, et/ou les chambres de com- bustion, les injecteurs de combustible possèdent plusieurs, notamment entre 3 et 8 trous d'injection, à travers lesquels le combustible est réparti d'une façon très uniforme dans la chambre de combustion et donc dans l'air de combustion. Le nombre des trous d'injection est cependant limité, aussi bien pour des raisons de résistance que pour des raisons de cokcé- faction, laquelle apparait d'autant plus fortement que la section est plus petite. Pour améliorer davantage la formation du mélance, on donne souvent à l'air de combustion un mouvement rotatif, produit en règle générale gr ce à la configuration du canal d'aspiration en forme de volute ou grace a une soupape à écran. De ce fait on augmente bien entendu le travail d'é'hanqe de gaz et la quantité d'air frais aspiré peut-être réduite. Il s'y ajoute que la vitesse plus élevée des gaz de combus- tion conduit à une transmission de chaleur accrue à partir des gaz de combustion vers les éléments constitutifs d4limi- tant la chambre de combustion, et donc à des pertes renforcç;es de chaleur et à de plus grandes sollicitations thermiquen {I3 ces éléments. Les injecteurs à trous utilises couramment pr5.iit-'nt finalement encore l'inconvénient que pendant la phase d'ou- verture et de fermeture, il se produit en partie sur le siócre de très hautes pertes par étranglement, ce qui conduit a uwr forte chute de pression dans le combustible en amont d- 1' ius de sortie et dégrade sensiblement la préparation du jet de combustible. Les conséquences en sont un mauvais démarrage et une émission importante de produits issus d'une combustion 2 7 1491 incomplète. C'est là qu'intervient déjà l'invention, qui a pour. but d'éviter les inconvénients mentionnés et-d'améliorer un moteur à combustion interne du type défini au début en ce sens que le combustible est injecté de façon tellement uni- forme dans l'air de combustion, que seul grâce au courant du à la compression de l'air, il se produit un mélange presqu' entièrement uniforme, de façon à pouvoir réduire le tourbil- lon d'air à un minimum, voire à le supprimer totalement. Conformément à la présente invention, ce résultat est obtenu par le fait que l'injection de combustible possède une aiguille d'injecteur, ouvrant en direction de la chambre de combustion et pourvue d'une surface de joint conique, que le siège forme en même temps trou de sortie, que la section libre correspond toujours à la section de sortie du combusti- ble, et que le combustible est injecté sous forme de manteau conique dans la chambre de combustion, de telle manière qu' il divise l'air s'y trouvant en deux volumes sensiblement égaux. Du fait de cette disposition, on évite avant tout les pertes par étranglement en amont de la section de sortie, apparaissant pendant la phase d'ouverture et de fermeture de l'injecteur; le combustible.est injecté à pleine pression dans la chambre de combustion et y est, grâce aux tourbillons d'écrasement produits à l'entrée de l'air de combustion dans la chambre, mélangé intensément à l'ensemble de l'air présent. Ainsi on peut compter sur une combustion presque totale et sur une émission minime en produits issus d'une combustion complète. La disposition conforme à l'invention fonctionne aussi de façon impeccable dans le cas ou l'axe loncritudlnnJ de l'injecteur de combustible est incliné jusqu'à 20 maximum par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de combustion, ou bien lorsque son trou d'injection est excentré par rapport au centre de la chambre de combustion jusqu'à une valeur de % maximum du plus grand diamètre de cette dernière. D'autres détails de l'invention ressortiront de la description ci-après de quelques exemples d'exécution, repré- sentés par les dessins. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale à travers la partie inférieure d'un injecteur de combustible, réalisé selon l'invention, et les figures 2 à 7 représentent l'injection conforme à l'invention dans différentes chambres de combustion. Selon la figure 1, un corps d'injecteur 1 présente à son extrémité libre un siège 2, de forme conique s'élarqis- sant vers l'extérieur. Dans le corps d'injecteur l est prévu un alésage 3 pour l'apport du combustible, dans lequel est logée de façon coulissante une aiguille d'injecteur 5, pré- sentant à son extrémité libre une surface de joint 4 de sur- face conique identique à celle du siège 2. Le logement lui- même se trouve à l'intérieur de l'injecteur et n'a pas été représenté. Sur la figure 1, l'aiguille d'injecteur 5 se trouve en position ouverte, position dans laquelle le combus- tible sort directement et est finement pulvérisé sous la forme d'un manteau conique 6. Sur les figures 2 à 7, on a désigné chaque fois le piston d'un moteur à combustion interne par 7, la culas- se par 8, le cylindre par 9, l'injecteur de combustible par et la chambre de combustion par Il. Dans chacune des chambres de combustion 11, le combustible est injecté sous forme d'un manteau conique 6, la forme et la position de la chambre de combustion étant sans signification. Il est seulement d'im- portance que le volume d'air 12 situé au-dessus du manteau conique 6 soit à peu près identique au volume d'air 13 situé en-dessous de celui-ci. La ligne 14 en traits interrompus doit simplement indiquer que le manteau conique 6 tout autour de la chambre de combustion il se termine à peu près au inmme niveau, étant entendu que le combustible ne doit pas néce:,-- sairement parvenir jusqu'à la paroi de la chambre. L'axe lon- gitudinal enfin de l'injecteur 10 est désigné par X et l'axe longitudinal de la chambre par y. 2c71 L 9 1 REVENDICATIONS 1) Moteur à combustion interne, à compression d'air et à injection directe, avec une chambre de combustion de révolution formée dans la tête de piston ou dans la culasse, et avec un injecteur de combustible prévu dans la culasse axialement ou presque axialement par rapport à cette chambre, caractérisé par le fait que l'injecteur de combustible (10) comporte une aiguille d'injecteur (5) ouvrant en direction de la chambre de combustion (11) et pourvue d'une surface de joint (4) conique, que le siège (2) forme en même temps trou d'injection et que la section correspond toujours à la section de sortie du combustible, et que le combustible est injecté sous forme de manteau conique-(6) dans la chambre de combustion (11) de façon telle qu'il divise l'air se trouvant dans la chambre (11) en deux volumes (12, 13) sen- siblement égaux. 2) Moteur à combustion interne selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que l'axe longitudinal (x) de l'injecteur de combustible (10) fait avec l'axe longitu- dinal de la chambre de combustion (y) un angle égal ou infé- rieur à 200. 3) Moteur à combustion interne selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que l'écart entre le trou d'injection de l'injecteur de combustible (10) et l'axe lon- gitudinal (y) de la chambre de combustion est égal ou infé- rieur à 15% du diamètre le plus grand de cette chambre.