Brevet FR2504985A1 — publié le 19821105

L'invention a pour objet un procédé pour la prépa- ration-au moyen d'une soupape d'injection du carburant injecté dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne, cette soupape comportant un élément de soupape mobile qui coopère avec un siège de soupape fixe, le carburant arrivant en aval de ce siège dans des perçages de guidage du carburant inclinés sur l'axe de la soupape et débouchant dans un perçage de préparation en forme de trou borgne. L'invention a également pour objet une soupape d'injection pour la mise en application du procédé pour préparer du carburant. On connait déjà un procédé et une soupape d'injec- tion,avec lesquels, pour sa préparation, ce carburant est envoyé immédiatement en aval d'un siège de soupape par des con- duits de mise en rotation, et entre tangentiellement dans une chambre de rotation pour être injecté dans la tubulure d'admis- sion à l'extrémité de cette chambre Notamment avec de faibles pression de carburant et de courtes durées d'injection, une telle préparation par rotation ne remplit cependant pas les conditions posées demandant un film de carburant le plus mince possible sortant de la soupape d'injection, avec un angle d'in- jection constant, indépendant de la durée d'injection, ainsi qu'avec une bonne répartition uniforme. L'invention a pour but d'éviter cet inconvénient et concerne à cet effet un procédé du type ci-dessus caracté- risé en ce qu'on injecte le carburant par les perçages de gui- dage de carburant dans le perçage de préparation de manière qu'il pénètre d'abord librement sous forme de jet dans le per- çage de préparation et arrive ensuite sous un angle aigu sur la paroi du perçage de préparation d'o il s'écoule, en étant dis- tribué sous forme de film sur cette paroi, vers l'extrémité ouverte du perçage de préparation. Par rapport aux réalisations connues, le procédé conforme à l'invention a pour avantage que l'angle de projec- tion du carburant est à peu près indépendant de la pression du carburant et de la durée d'injection Il est produit au sortir de la soupape d'injection un film de carburant très mince, de sorte que la distribution du carburant dans l'air d'admission en écoulement est fine et uniforme, ce qui a pour conséquence la réduction au minimum de la consommation de carburant du moteur 2 250498 à combustion interne et des teneurs en composants nocifs des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. L'invention concerne également une soupape d'in- jection pour la mise en application du procédé de préparation de carburant, soupape caractérisée en ce que les embouchures des perçages de guidage de carburant sur le fond du perçage de préparation sont à une distance de la paroi du perçage de pré- paration. Cette soupape d'injection a pour avantage de pré- senter une construction simple et économique, permettant d'ob- tenir une très bonne préparation du carburant. Des dispositions indiquées dans la suite permet- tent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des per- fectionnements du procédé et de la soupape d'injection confor- mes à l'invention. Il est particulièrement avantageux que les orifi- ces d'écoulement des perçages de guidage de carburant soient, pour réduire le volume nuisible d'une chambre collectrice située en aval du siège de soupape disposés à proximité de l'axe longitudinal de la soupape d'injection. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 représente un exemple de réalisation d'une soupape d'injection du carburant; la figure 2 est une coupe effectuée suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation partielle d'un autre exemple de réalisation de soupape d'injection. La soupape d'injection de carburant 1 représentée sur la figure 1 est actionnée de façon connue par voie électro- magnétique et sert, par exemple, à injecter du carburant, no- tamment à basse pression, dans la tubulure d'admission d'air de moteur à combustion interne à compression de mélange, & allumage commandé L'injection de carburant par la soupape d'injection de carburant peut être effectuée simultanément, pour tous les cylindres du moteur à combustion interne, en amont ou en aval d'un papillon d'étranglement placé dans la tubulure d'admission d'air, par une soupape d'injection de carburant unique Elle peut aussi être effectuée par une soupape d'injection de carbu- rant disposée dans chacune des tubulures d'admission indivi- duelles immédiatement devant chaque soupape d'admission de chaque cylindre du moteur à combustion interne La commande électrique de la soupape d'injection de carburant peut 9 tre assurée de façon connue au moyen de broches de contact 3 La soupape d'injection de carburant est montée dans une ouverture de guidage 4 d'un corps de maintien 5 et peut, par exemple, être fixée en direction axiale par une griffe ou un couvercle 7 Une bague d'étanchéité 10 s'applique alors sur une face frontale 8 de la soupape d'injection de carburant située à l'opposé du couvercle 7, cette bague s'appuyant d'autre part sur un épaulement 9 du corps de maintien 5 Le corps de main- tien 5 peut être constitué par la paroi proprement dite de la tubulure d'admission d'air ou être agencé sous la forme d'un élément autonome. La soupape d'injection de carburant 1 comporte une rainure annulaire d'amenée de carburant 12 à partir de laquelle des orifices d'amenée de carburant 13 conduisent à l'intérieur de la soupape d'injection de carburant 1 La soupape d'injection de carburant 1 comporte également une rainure annu- laire d'évacuation de carburant 14 décalée en direction axiale par rapport à la rainure d'amenée de carburant 12 et représentée au-dessus sur la figure A partir de cette rainure 14, des ori- fices d'évacuation de carburant 15 assurent la liaison avec l'intérieur de la soupape d'injection de carburant 1 Dans la rainure d'amenée de carburant 12 débouche une conduite d'amenée de carburant 17 qui est reliée, de façon non représentée, à une source d'alimentation en carburant, par exemple à une pompe à carburant Le carburant s'écoulant dans la rainure d'amenée de carburant 12 par la conduite d'amenée de carburant 17 arrive, en passant par des orifices d'amenée de carburant 13, à l'inté- rieur de la soupape d'injection de carburant 1 Ce carburant est projeté dans la tubulure d'admission d'air ou s'écoule pour absorber la chaleur de la soupape d'injection de carburant et arrive, par l'intermédiaire des orifices d'évacuation de carbu- rant 15, dans la rainure d'évacuation de carburant 14 qui est en liaison avec une conduite d'évacuation de carburant 18 formée dans le corps de maintien 5. La soupape d'injection de carburant est guidée en direction radiale dans l'ouverture de guidage du corps de main- tien 5 par des corps d'appui élastiques 19, 20, 21 appartenant à un filtre à carburant 23 s'étendant en direction axiale en recouvrant la rainure d'amenée de carburant 12 et la rainure d'évacuation de carburant 14 Les corps d'appui 19, 20, 21 sont réalisés en matière élastique telle que, par exemple, caout- chouc ou matière synthétique Notamment le corps d'appui médian est réalisé avec une forme annulaire telle que, par exemple par des protubérances d'étanchéité 24, il appuie sur le pour- tour de la soupape d'injection de carburant 1 entre la rainure d'amenée de carburant 12 et la rainure d'évacuation de carbu- rant 14, d'une part, et sur l'ouverture de guidage, d'autre part, de manière qu'il assure l'étanchéité de la rainure d'ame- née de carburant 12 et de la conduite d'amenée de carburant 17 vis-à-vis de la rainure d'évacuation de carburant 14 et de la conduite d'évacuation de carburant 18 Le carburant s'écoulant par la conduite d'amenée de carburant 17 arrive d'abord dans une rainure annulaire 25 formée entre le corps d'appui médian et le corps d'appui d'extrémité inférieur du filtre à carbu- rant A partir de cette rainure annulaire 25, le carburant peut s'écouler dans la rainure d'amenée de carburant 12 en traver- sant la zone filtrante 26 A partir de la rainure d'évacuation de carburant 14, le carburant peut s'écouler, en traversant la zone filtrante 27, dans une rainure annulaire 28 formée entre le corps d'appui d'extrémité supérieur 19 et le corps d'appui médian 20 du filtre à carburant 23, cette rainure annulaire étant reliée à la conduite d'évacuation de carburant 18 Les particules de crasse contenues dans le carburant sont filtrées par les zones filtrantes 26, 27. Notamment à cause de l'agencement élastique du corps d'appui médian 20, on peut avoir un usinage plus simple et de plus grandes tolérances de la surface latérale de la soupape d'injection de carburant 1 et du diamètre de l'ouverture de guidage 4 Du c 8 té dirigé vers la soupape d'injection de car- burant 1, le corps d'appui supérieur 19 peut être muni d'une saillie d'enclenchement 30 s'enclenchant dans une rainure d'enclenchement 31 de la soupape d'injection de carburant lors de la mise en place du filtre à carburant 23 sur la soupape d'injection de carburant On peut ainsi introduire la soupape d'injection de carburant 1 dans l'ouverture de guidage 4 du corps de maintien 5 conjointement avec le filtre à carburant 23 mis en place Une bague d'étanchéité 33 peut également s'appuyer en direction axiale sur le corps d'appui supérieur 19, cette bague étant disposée entre la soupape d'injection de carburant 1 et le corps de maintien 5 et étant, d'autre part, fixée par le couvercle 7. La soupape d'injection de carburant 1 comporte un élément de soupape mobile 35 agencé par exemple en forme de bille et coopérant avec un siège de soupape fixe 36 de forme correspondante réalisé dans un corps de buse 37 Lorsque l'électro-aimant de la soupape d'injection de carburant 1 est excité, l'élément de soupape mobile 35 se sépare du siège de soupape, de sorte que du carburant peut s'écouler entre cet élément 35 et le siège de soupape 36, le carburant arrivant dans une chambre collectrice 38 ayant le plusfaible volume possible A partir de la chambre collectrice 38, des perçages de guidage du carburant 39 sont inclinés sous un angle o (voir figure 3) par rapport à l'axe de la soupape et aboutissent à un perçage de préparation 40 également réalisé dans le corps de buse 37 Il est ici prévu au moins deux perçages de guidage de carburant 39 Dans le cas de la figure 2, il est représenté, par exemple, six perçages de guidage de carburant 39 disposés de façon régulièrement répartie Les perçages de guidage de carburant 39 se terminent par des orifices d'embouchure 41 sur le fond 42 du perçage de préparation 40 pratiqué sous la forme d'un trou borgne, de manière qu'il n'y ait aucun écoulement de pénétration dirigé tangentiellement dans ce perçage de prépa- ration cylindrique 40 Les orifices d'embouchure 41 sont dispo- sés pour cela sur le fond 42 à une distance a de la paroi 43 du perçage de préparation cylindrique 40, de sorte que le carburant, sortant sous forme de jet suivant les lignes en trait interrompu des perçages de guidage de carburant 39, sort d'abord librement, sans contact de paroi, de l'orifice d'embouchure 41 et arrive sur la paroi 43 du perçage de préparation 40 en étant distribué suivant une surface d'impact 44 sensiblement en forme d'ellipse, comme représenté en trait interrompu. En raison de la courbure du perçage de préparation , la surface d'impact 44 a une superficie plus grande que l'embouchure 41 Le carburant arrivant sur la paroi 43 du per- çage de préparation 40 est réparti sous la forme d'un film sur la paroi 43 et s'écoule suivant une forme sensiblement parabolique 6 2504985 vers l'extrémité ouverte 45 du perçage de préparation 40 Il se décolle du corps de buse 37 sur cette extrémité ouverte 45 réalisée avec une arête vive et pénètre dans le flux d'air d'admission sous forme de film de carburant Il se produit alors un mélange uniforme d'air et de carburant, ce qui est une condi- tion nécessaire pour obtenir une faible consommation de carbu- rant et une faible teneur des gaz d'échappement en composés nocifs Le perçage de préparation 40 est, de préférence, réalisé avec une longueur telle que le carburant sortant, sous forme de jet de l'embouchure 41, arrive sur la paroi 43 de ce perçage de préparation 40 à proximité de l'extrémité ouverte 45 On perd ainsi le moins possible de l'énergie du jet de carburant par frottement sur la paroi 43 Les perçages de guidage de carbu- rant 39 servent en même temps de perçages de dosage de carbu- rant et présentent, par exemple, un diamètre de 0,2 mm environ. L'angle d'inclinaison dk des perçages de guidage de carburant 39 sur l'axe de la soupape est, de préférence, compris entre et 70 environ, de telle sorte que les jets de carburant arrivent sous un angle aig U sur la paroi 43 du perçage de pré- paration 40. Pour représenter la coupe II-II de la figure 2, on a choisi une échelle différente de celle de la figure 1 Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, on n'a modifié par rapport à l'exemple de réalisation suivant la figure 1 que le perçage de préparation 40 ', de manière que ce perçage aille en s'élargissant avec une forme conique dans le sens de l'écou- lement Il se produit ainsi, sur la paroi conique 43 ' du per- çage de préparation 40 ' un agrandissement de la surface d'im- pact 44 ' sensiblement en forme d'ellipse La longueur du per- çage de préparation 40 ' est également déterminée de façon avan- tageuse pour que le carburant sortant des orifices d'embouchure 41 arrive à proximité de l'extrémité ouverte 45 sur la paroi 43 ' du perçage de préparation 40 '. Pour que l'on puisse réaliser la chambre collectrice 38 avec le plus faible volume nuisible possible, il est avanta- geux de disposer les orifices d'écoulement 47 des perçages de guidage de carburant 39 à partir de la chambre collectrice 38, le plus près possible de l'axe longitudinal de la soupape d'in- jection. 7 2504985 R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé pour la préparation ou moyen d'une soupape d'injection du carburant injecté dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne, cette soupape comportant un élément de soupape mobile qui coopère avec un siège de soupape fixe, le carburant arrivant en aval de ce siège dans des perçages de guidage du carburant inclinés sur l'axe de la soupape et débouchant dans un perçage de prépara- tion en forme de trou borgne, caractérisé en ce qu'on injecte le carburant par les perçages de guidage de carburant ( 39) dans le perçage de préparation ( 40, 40 ') de manière qu'il pénètre d'abord librement sous forme de jet dans le perçage de prépara- tion ( 40, 40 ') et arrive ensuite sous un angle aig U sur la paroi ( 43, 43 ') du perçage de préparation ( 43, 43 '), vers l'extrémité ouverte ( 45) du perçage de prépa- ration ( 40, 40 '). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carburant projeté par les perçages de guidage de carburant ( 39) dans le perçage de préparation ( 40, 40 ') arrive à proximité de l'extrémité ouverte ( 45) sur la paroi ( 43, 43 ') du perçage de préparation ( 40, 40 '). ) Soupape d'injection pour la mise en applica- tion du procédé pour préparer du carburant selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les embouchures ( 41) des perçages de guidage de carburant ( 39) sur le fond ( 42) du perçage de préparation ( 40, 40 ') sont à une distance (a) de la paroi ( 43, 43 ') du perçage de préparation ( 40, 40 '). 4 ) Soupape d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que les orifices d'écoulement ( 47) des per- çages de guidage de carburant ( 39), à partir d'une chambre collectrice ( 38) située en aval du siège de soupape ( 36), sont disposés le plus près possible de l'axe longitudinal de la soupape d'injection. ) Soupape d'injection selon la revendication 4, caractérisée en ce que le perçage de préparation ( 40, 40 ') est réalisé avec une longueur telle que le carburant sortant sous forme de jet des embouchures ( 41) des perçages de guidage de carburant ( 39) arrive, à proximité de l'extrémité ouverte ( 45); 8 2504985 du perçage de préparation ( 40, 40 '). ) Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, caractérisée en ce que le perçage de préparation ( 40) est réalisé avec une forme cylindrique. 70) Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, caractérisée en ce que le perçage de préparation ( 40 ') va en s'élargissant avec une forme conique dans la direction de l'écoulement. 8 ) Soupape d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que les perçages de guidage de carburant ( 39) sont agencés en tant que perçages de dosage -