Brevet FR2475142A1 — publié le 19810807

L'invention est relative à un dispositif pour refroidir les trous d'injection des buses d'injection, trous disposés dans un corps de buse et servant à injecter des carburants liquides dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. L'invention est également relative à un procédé pour la réalisation de ce dispositif. Il est connu de façon générale que les buses d'injection pour les moteurs à combustion interne notamment pour les moteurs à combustion interne à injection directe, ne doivent pas atteindre à leur pointe une température supérieure à 2200 C, lorsque du gas oil est utilisé comme carburant. Un dépassement de cette température provoque une cokéfaction dans les trous d'injection si bien que les quantités de carburant requises pour un déroulement correct de la combustion ne peuvent plus être délivrées à la chambre de combustion. Pour empocher cette cokéfaction on a réalisé des buses d'injection refroidies à l'eau. Ceci est possible pour des moteurs de grandes dimensions pratiquement impossible dans le cas des moteurs de véhicules du fait des dimensions relative- ment faibles des buses et des chambres de combustion. En outre ceci suppose que de l'eau soit utilisée comme fluide de refroi- dissement pour le moteur à combustion interne car autrement l'installation d'un circuit de refroidissement distinct unique- ment pour les buses d'injection serait d'un coûdt excessif. Le but de l'invention est en conséquence de créer une possibilité pour que les buses d'injection de moteurs à combustion interne, notamment pour des moteurs à combustion interne montés sur les véhicules automobiles, puissent 4tre refroidies sans dépense importante. Ce but est atteint conformément à l'inven- tion en ce que un capot est enfilé par dessus le corps de buse, ce capot comportant dans le prolongement axial des trous d'injec- tion des orifices d'injection, un intervalle périphérique étant prévu jusqu'au voisinage de la zone de bordure du capot entre le capot et le corps de buse, cet intervalle étant comblé au moins au voisinage des trous d'injection par apport d'un maté- riau thermiquement isolant. L'avantage de l'invention réside en ce que par cette seule disposition dans le cas de l'emploi de gaz oil la- température à la pointe de la buse est abaissée de plus de 40 % par rapport à celle relevée en l'absence de capot. 2.- Le capot lui-même est une pièce simple à fabriquer. Comme ce capot entoure la buse d'injection en ménageant uniquement un intervalle elle n'augmente pratiquement pas l'encombrement dans la chambre de combustion. En outre d'autres modifications sur la tête de cylindre ou bien sur la buse d'injection ne sont pas nécessaires. Avantageusement, selon une autre caractéris- tique de l'invention, le capot est réalisé en-alliage d'acier à haute teneur et présente dans la zone des trous d'injection une épaisseur de paroi maximale de 0,4 à 2 mm. Des recherches ont montré que des capots qui présentaient une épaisseur de paroi plus grande se recouvraient de coke à l'extérieur car des dép8ts se formaient sur leursface externes. Ces dép8ts pouvaient progresser au point de fermer complètement de l'extérieur les orifices d'injection. Selon une autre caractéristique de ltinven- tion, l'intervalle présente une épaisseur de 0,2 à 1 mm. Il s'est avéré que cette fente réduite suffit amplement à obtenir des abaissements de température dépassant 40 %. Pour relier le capot au corps de buse et l'empêcher de tourner, il est possible de coller ce capot au corps dé buse. Mais il est également envisageable de presser le capot sur le corps de buse et de le munir pour des raisons de sécurité d'une collerette et comme le corps de buse est fixé sur le support de buse à l'aide d'un écrou enveloppant on fixe le capot par l'intermédiaire de sa collerette avec ce même écrou. Il est avantageux que les orifices d'injection dans le capot présentent un diamètre plus grand que les trous d'injection dans le corps de buse. Comme matériau thermiquement isolant on peut introduire dans l'intervalle une pâte avec une teneur élevée en suie. Un procédé pour réaliser le dispositif destiné à refroidir les trous dtinjection des buses d'injection est caractérisé en ce que le capot, ap rès qu'il ait été enfilé par-dessus le corps de buse et fixé à celui-ci, est rempli-- dans sa partie de fond avec un matériau susceptible d'être coulé et durcissable, de faible conductibilité thermique, puis ce matériau thermiquement isolant est durci et les trous d'injection ainsi que les orifices d'injection sont ensuite ouverts au diamètre 2475 1 42 3.- requis d'une fagon en soi connue. Ce procédé convient particu- lièrement bien pour être intégré dans le processus de fabrication des buses d'injection. Les buses d'injection isolées thermique- ment réalisées ce procédé n'exigent aucune autre opération ultérieure pour être protégées pendant l'ensemble de leur durée dtutilisationo Un autre procédé pour la mise en place d'un matériau thermiquement isolant prévoit que le capot est fixé sur le corps de buse, puis une phase de mise en route est prévue pour les buses d'injection, phase dans laquelle l'intervalle entre le corps de buse et le capot est garni de suie au moins dans la zone des trous d'injection, et ensuite les trous d'injection ainsi que les orifices d'injection sont ouverts à nouveau au diamètre requis. Ce procédé présente l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une pâte thermiquement isolante séparée. La suie cokéfiée est solidement fixée dans l'intervalle. Des recherches détaillées ont montré que l'intervalle ainsi une fois cokéfié ne s'ouvre plus pendant la durée totale d'uti- lisation de la buse d'injection et qu'ainsi tout l'effet d'iso- lation thermique se maintient pendant la totalité de cette durée.-Comme les recherchesl'ont en outre montré, ce procédé est adapté non seulement à l'utilisation de gaz oil comme carburant mais aussi de méthanol. Dans le cas de méthanol on peut obtenir sur la base d'un équipement de la buse d'injection conformément à l'invention un abaissement de température en pointe de buse atteignant jusqu'à 60 %. Pour des raisons de fabricatin il est avantageux que les trous de buse et les orifices de buse ne soient réalisés en commun d'une fagon en soi connue qu'après la fixation du capot sur le corps de buse. On peut alors supprimer l'alignement de l'orifice d'injection par rapport aux trous d'injection nécessaires dans le cas o l'axe du trou d'injection forme un angle avec l!axe longitudinal de la buse. -j35 L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation préférés représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une buse à un seul trou munie-du capot conforme à l'invention, 2475 1 42 - la figure 2 est une coupe longitudinale d'une buse à deux trous munie du capot conforme à l'invention. La buse d'injection selon la figure 1 est constituée du corps de buse 1 dans lequel est disposé le pointeau de buse 2. Le corps de buse 1 est entouré conformément à l'invention d'un capot 3. La buse d'injection est d'un type de construction classique et n'a pas besoin en conséquence d'être décrite plus en détail. Comme cela est en général habituel elle comporte un bandeau 1.1 par l'intermédiaire duquel elle est fixée sur le support de buse d'une façon classique à l'aide d'un écrou enveloppant. Le capot conforme à l'invention comporte à son extrémité ouverte une collerette 4 grâce à laquelle il prend appui sur le bandeau 1.1 du corps de buse. Le capot 3 est conformé de façon telle qu'au voisinage de sa collerette 4 il entoure le corps de buse 3 sans intervalle. Il est pressé sur - le corps de buse 1 dans la zone de sa collerette 4 et en outre fixé à l'aide de l'écrou enveloppant sur le support de buse. La partie du capot 3 opposée à la collerette 4 entoure le corps de buse avec un intervalle 5 présentant partout la même épaisseur. L'épaisseur de l'intervalle peut se situer entre 0,2 et 1 mm. Le capot 4 comporte dans le prolon- gement axial du trou d'injection 6 l'orifice d'injection 7. Sur la figure 2 est également représentée la coupe longitudinale d'une buse d'injection. A la différence de la figure 1 la buse d'injection 2 représentée sur la figure 2 comporte deux trous d'injection 6.1 et 6.2 formant un angle par rapport à l'axe longitudinal de la buse. En conséquence le capot 3 comporte deux orifices d'injection 7.1 et 7.2. Pour remplir l'intervalle dans les deux cas avec un matériau thermiquement isolant par exemple de la suie, on peut procéder de la façon suivante..La buse représentée sur la figure 1 et sur la figure 2 est montée dans un moteur d'essai l'intervalle 5 étant vide. Le moteur est mis en route et maintenu quelques heures en un point de fonctionnement de façon à atteindre des températures suffisantes pour la formation de suie. Une formation de suie se constitue, en partant du trou d'injec- tion 6 ou bien des trous d'injection 6.1 et 6.2, progressivement dans l'intervalle 5, qui se ferme ainsi progressivement. La formation de suie se poursuivant l'orifice d'injection 7 ou bien les orifices- d'injection 7.1 et 7.2 se ferment également. 5.- Après l'achèvement de cette phase de mise en route caractérisée en ce que l'orifice d'injection 7 ou bien les orifices d'injec- tinn 7.1 et 7.2 sont presque complètement bouchés, la buse d'injection est démontée et l'orifice d'injection 7 ou bien les orifices d'injection 7.1 et 7.2 sont ouverts à l'aide d'un foret fin ou bien d'un autre moyen approprié à leur diamètre d'origine, La formation de suie dans l'intervalle 5 ne subit de ce fait aucune détérioration. Si une buse d'injection ainsi traitée est à nouveau montée dans un moteur à combustion interne, on constate que la température à la pointL de la buse dans la zone des trous d'injection et lors de l'utilisation de gas oil comme carburant est abaissée dans une mesure allant jusqu'à environ 60 54 alors que les autres conditions de fonctionnement restent les mêmes. En d'autres termes si la température en pointe de buse avant leadjonction du capot 3 se situe au voisinage de 3500 C au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne, elle peut être grâde au capot conforme à l'invention et à l'intervalle 5 rempli de suie Utre abaissée de façon que la température critique limite de 2200 C pour laquelle une buse d'injection de gas oil a tendance à former de la suie ne soit pas dépassée avec certitude. Cette basse température reste maintenue pendant toute la durée de fonctionnement de la buse d'injection. D'autres recherches ont montré que si la buse d'injection est utilisée pour l'injection de méthanol dans le moteur à combustion interne la température en pointe de buse pouvait être abaissée également par le capot conforme à l'in- vention avec un intervalle rempli de 1800 C au-dessous de 800 C. On obtient ainsi la température se situant au point de vapori- sation ou bien pour les pressions dans la chambre de combustion audessous de la température de vaporisation du méthanol si bien qu'au cours de la suite du fonctionnement une fermeture des trous d'injection des orifices d'injection n'est plus provoquée par des impuretés dans le méthanol. 2475 1 42 6.- REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour refroidir des trous d'injection de buses d'injection, trous disposés dans un corps de buse et utilisés pour injecter des carburants liquides dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, dispositif caractérisé en ce que un capot (3) est enfilé par dessus le corps de buse (1), ce capot comportant dans le pro- longement axial des trous d'injection (6, 6.1, 6.2) des orifices d'injection (7, 7.1, 7.2), un intervalle périphérique (5) étant prévu jusqu'au voisinage de la zone de bordure du capot entre le capot (3) et le corps de buse (1), cet intervalle (5) étant comblé au moins au voisinage des trous d'injection (6, 6.1, 6.2) par apport d'un matériau thermiquement isolant. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (3) est réalisé en alliage d'acier à haute teneur et présente dans la zone des trous d'injection une épaisseur de paroi maximale de 0,4 à 2 mm. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le capot (3) est collé au corps de buse dans sa zone de bordure. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des- revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'intervalle (5) présente une épaisseur de 0,2 à 1 mm. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les orifices d'injection (7, 7.1, 7.2) ont un diamètre supérieur à celui des trous d'injection (6, 6.1, 6.2). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en tant que matériau thermiquement isolant, il est prévu un matériau avec une teneur en suie élevée. 7.- Procédé pour la réalisation d'un disposi- tif selon ltune quelconque des revendications 1 à 6, destiné à refroidir les trous d'injection de buses d'injection, procédé caractérisé en ce que le capot, après qu'il ait été enfilé par dessus le corps de buse et fixé à celui-ci, est rempli dans sa partie de fond avec un matériau susceptible d'être coulé et durcissable, de faible conductibilité thermique, puis ce maté- riau thermiquement isolant est durci et les trous d'injection ainsi que les orifices d'injection sont ensuite ouverts au 7. - diamètre requis d'une façon en soi connue. 8.- Procédé pour la réalisation d'un dispositif selon.'une quelconque des revendications 1 à 6, destiné à refroidir les trous d'injection de corps de buses, procédé caractérisé en ce que le capot est fixé sur le corps de buse, puis une phase de mise en route est prévue pour les buses d'injection, phase dans laquelle l'intervalle entre le corps de buse et le capot est garni de suie au moins dans la zone des trous deinjection, et ensuite les trous d'injection ainsi que les orifices d'injection sont ouverts à nouveau au diamètre requis. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les trous dtinjection dans le corps de buses d'injection ainsi que les orifices d'injection dans le capot ne sont réalisés en commun d'une façon connue en soi qu'après la fixation du capot sur le corps de buse.