Brevet FR2504600A1 — publié le 19821029

INJECTEUR DE CARBURANT La présente invention concerne les injecteurs à carburant destin à l'alimentation en carburant des moteurs à combustion Interne du type à allumage par compression, l'injecteur ou buse d'injection étant du type incorporant un élément de soupape qui est sollicité dans une position fermée et qui se déplace sous l'action du carburant sous pression qui est introduit à l'entrée de la buse lorsque celle-ci est en cours d'utilisation, en s'opposant à l'action des moyens de sollicitation de ladite soupape dans une position ouverte autorisant l'écoulement du carburant à travers l'orifice de sortie. Le carburant qui s'écoule par l'orifice émerge sous la forme d'une pulvérisation qui pénètre dans la chambre de combustion du moteur. Une courte période après le début de l'alimentation du carburant, la combustion dudit carburant se produit, cette période etant désignée dans la technique par l'expresssion "délai d'allumage". Consécutivement à l'amorçage de la combustion, cette dernière s'étend rapidement à toute la chambre de combustion en donnant naissance à une montée rapide en pression dans la chambre de combustion. La montée rapide en pression qui a lieu, engendre le phénomène dit de "Cognement Diesel". Afin de maintenir l'économie du carburant tout en réduisant en même temps les émissions de gaz d'échappement, il est souhaitable de diminuer la période pendant laquelle a lieu la distribution de carburant dans la chambre de combustion. Ceci signifie que davantage de carburant est présent dans la chambre de combustion avant que ladite combustion du carburant commence à se produire et, en conséquence, il se produit une montée de pression même encore plus rapide. On a proposé de faire en sorte qu'une faible quantité de carburant soit distribué dans la chambre de combustion de façon à allume auparavant la quantité principale, puis la quantité restante de carburar Le but de ce procédé est de tenter de former un mélange allumable d'air et de carburant pour assurer que la combustion du carburant se produise avant que s'allume les pulvérisations principales de carburant. La monte en pression monte ainsi plus graduellement avec, en consequence, un fonctionnement plus souple du moteur. Dans le passé, ceci a été obter en distribuant une faible quantité de carburant, connue en tant que "quantité pilote" ou en limitant la vitesse initiale d'injection du carburant qui produit un effet similaire. Ceci a été effectué en utilisa diverses formes de soupapes.Le fonctionnement des systèmes connus s'est avéré difficiele à prévoir, du fait des grands volumes de carburant disposés entre la pompe distribuant le carburant, et la buse d'injection. Le carburant est compressible aux pressions auquel il est distribué dans la buse d'injection, ce qui peut créer des problèmes avec les soupapes mentionnées ci-dessus. En outre, les agencements incorporant des soupapes ont eu tendance à prolonger la période de distribution du carburant. Le but de l'invention est de procurer une buse d'injection du type spécifié ci-dessus, sous une forme simple et convenable. Ce but est essentiellement atteint Dar un injecteur ou buse d'injection de carburant du type mentionne ci-dessus, qui est pourvu d'au moins deux orifices de sortie à travers lesquels le carburant s'écoule sensiblement au même moment où l'élément de soupape se trouve soulevé, l'un des dits orifices de sortie étant destiné à fournir une fine pulvérisation de carburant qui est dotée d'une faible pénétration et qui est dirigée, en cours d'utilisation, dans la zone la plus chaude de la chambre de combustion, tandis que l'autre orifice ou les autres orifices de sortie sont destinés à fournir une pulvérisation de carburant dotée d'une haute pénétration pour la quantité principale de carburant. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, de quelques formes de réalisation dè l'injecteur, données à titre indicatif, mais nullement limitatif, en références aux dessins annexés, dans lesquels : La Figure 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une chambre de combustion présentant un injecteur La Figure 2 est un graphique indiquant les caractéristiques de combustion La Figure 3 est une vue en élévation latérale en coupe d'une partie de l'une des formes de l'injecteur ; et tes Figures 4 et 5 sont des vues en élévation latérale en coupe , respectives, similaires à celle de la Figure 3, montrant d'autres formes de l'injecteur. En se référant à la Figure 1 précitée, on peut voir que l'on a représenté en 10, un piston pouvant coulisser dans un cylindre 11, ce dernier étant fermé par une tête 12 de cylindre. Dans la tête de cylindre se trouve ménagé un alésage dans lequel est logé un injecteur 13 de carburant, du type pourvu d'un élément de soupape s'ouvrant vers l'intérieur, c 'est-à-dire dans lequel l'élément de soupape se meut en s'éloignant du piston 10 à mesure qu'il est déplacé par le carburant sous pression. Le piston 10 définit conjointement avec le cylindre 11 et la tête 12 de cylindre, un espace 14 de combustion et, dans la tête du piston est ménagé un évidement 15 torique . A mesure que le piston se déplace vers le haut pendant un temps de compression, l'air contenu dans l'espace de combustion est forcé de participer à un mouvement tourbillonnaire à l'intérieur de l'évidement 15 torique . La direction de la circulation d-'air est indiquee de façon générale par le repère numérique 16. Pendant le mouvement ascendant du piston 10, l'air se trouve chauffé et la zone la plus chaude de la chambre de combustion se trouva généralement à la position- indiquée par la flèche 17. La raison en est que l'air se trouvant dans la partie restante de la chambre de combusti est dans un état turbulent, tandis que l'air se trouvant dans la zone est dans un état relativement non perturbé. L'injecteur ou buse 13 est muni d'un orifice de sortie individus qui est conçu de façon à diriger au moins une pulvérisation 18 de carht rant dans ia zone 17, ladite puiverisation 1u ayant un faible pouvoir F nétrant et étant composé de gouttelettes de faibles dimensions.L'inject 13 est également pourvu d'au moins un autre orifice de sortie qui est c de façon à ce que le carburant qui en émane, ait un haut pouvoir pénétr et forme au moins une pulvérisation indiquée en 19 qui est dirigée dans les zones turbulentes de la chambre de combustion.Comme représente dans figure l,deux des orifices de sortie sont prévus,mais il peut en existe d'autres hors du plan de la feuille de dessins.L'écoulement de carburan produit à travers tous les orifices de sortie pratiquement en même temp toutefois le carburant formant la pulvérisation 18 s'allume plus rapidement, car il est composé de particules de dimensions plus faibles et étant dirigé dans la zone la plus chaude de la chambre de combustion. La combustion du carburant a lieu par suite dans la zone la plus chaude légèrement plus tôt et la flamme se propage à travers tout le mélange d'air et de carburant à une vitesse inférieure de montée en pression qu de façon courante. La Figure 2 montre la vitesse du dégagement de chaleur représentée en fonction du temps considéré en termes de degrés de rotation du vilebrequin. La distribution du carburant se produit à l'origine, sur le graphique, et la ligne en traits interrompus, qui est indiquée par le repère numérique 20, indique la vitesse du dégagement de chaleur obtenue avec une forme classique d'injecteur. On observe que le délai d'allumage est sensible et que la vitesse du dégagement de chaleur est élevée, si bien que la montée en pression est également élevée.La ligne 21 indique les résultats qui sont obtenus avec l'injecteur de l'invention décrit ci-dessus. On peut voir que le retard d'allumage est considérablement moindre eL que la vitesse de dégagement de chaleur est également sensiblement inférieure, de sorte que la vitesse de la montée en pression se trouve également diminuée. L'injecteur décrit en référence à la Figure 1 est du type courant et sa partie de pointe est représentée avec plus de détails dans la Figure 3. L'injecteur comprend un élément de soupape 22 qui est conformé de façon à coopérer avec un siège 23. La pulvérisation 18 est produite par un petit orifice 18A qui est aligné avec l'axe de l'élément de soupape, tandis que les pulvérisations 19 sont produites par les orifices 19A qui sont plus grands que l'orifice 18A. Tous les orifices s'étendent à partir de la chambre 23A en forme de sac. Dans la Figure 4, on a indiqué une forme différente d'injecteur, qui est connue dans la technique sous le nom d'injecteur "à téton".L'injecteur comprend un élément de soupape 22 qui est dans ce cas également conformé de façon à coopérer avec le siège 23, mais qui est également pourvu d'un prolongement 24 saillant à travers une ouverture dans le corps de l'injecteur. De plus, au moins deux orifices 25 sont prévus, à travers lesquels , en cours d'utilisation et quand l'élément de soupape 22 se déplace en s'éloignant de son siège, l'écoulement principal du carburant se produit en engendrant les pulvérisations 19. Le prolongement 24 présente un faible jeu par rapport à ltouverture pratiquée dans le corps et à travers ce jeu, s 'écoule une faible quantité de carburant qui engendre la pulvérisation 18.Dans ce cas, la pulvérisation est de forme annulaire. I1 y lieu d'observer que le prolongement 24 se trouve toujours logé dans l'ouverture, si bien que la pulvérisation 18 a un faible pouvoir pénétrant pendant toute la distribution du carburant. Dans la Figure 5, on a représenté un injecteur dans lequel l'élément de soupape s'ouvre vers l'extérieur, c'est-à-dire dans une direction orientée vers le piston. L'élément de soupape présente une tête 26 dont une partie est conformée de façon à coopérer avec un siège 27. En aval du siège 27 se trouve défini un espace annulaire à partir duquel s'étendent les orifices 28 qui correspondent aux orifices 23 de l'injecteur représenté dans la figure 4. En outre, la tête de soupape définit une partie 29 parallèle qui définit un faible jeu annulaire avec le corps environnant et c'est à travers ce jeu qui est indiqué en 30, que le carburant s'écoule pour former la pulvérisation 18.Comme dans le cas de l'agencement de la figure 4, la pulvérisation 18 produite par l'injecteur représenté dans la figure 5, est de forme annulaire et la partie 29 de la tête est toujours logée dans l'ouvertur du corps. Les divers jeux et orifices doivent être soigneusement régles po produire les formes de pulvérisation désirées dans une installation de moteurs particuliere. Avec les injecteurs décrits ci-dessus, le carbura s'écoule en même temps à travers les divers orifices et jeux. La diminution du délai d'allumage est bien entendu obtenue par le fait qu' orifice jeu produit une pulvérisation qui se compose de gouttelettes de petites dimensions, qui a un faible pouvoir pénétrant et réalise un mélange allumable plus rapidement que les pulvérisations de carburant principales. Cette pulvérisation est dirigée dans la zone la plus chauds de la chambre de combustion, si bien que la combustion du carburant commence plus rapidement par comparaison avec la vitesse du mélangeage c carburant et d'air de la quantité restante de carburant. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant pour l'alimentation en carburant d'un moteur à carburant interne du type à allumage par compression, comprenant un élément de soupape (10) qui est sollicité dans une position fermée, et qui, sous l'action du carburant sous pression introduit par une entrée de l'injecteur lorsque celle-ci est en cours d'utilisation, se déplace dans une position ouverte s'opposant à l'action des moyens de sollicitations, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux orifices de sortie à travers lesquelles le carburant peut s'écouler pratiquement en même temps que l'élément de soupape se déplace en s'opposant aux moyens de sollicitation, l'un des dits orifices de sortie étant conçu de façon à engendrer une fine pulvérisation (18) de carburant ayant un faible pouvoir pénétrant et qui en cours d'utilisation est dirigée dans la zone la plus chaude de la chambre de combustion du moteur, tandis que l'autre orifice ou les autres orifices de sortie sont conçus de façon à engendrer une pulvérisation (19) ou des pulvérisations de carburant ayant un pouvoir pénétrant plus élevé pour la quantité principale de carburant. 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un siège (23) et une chambre (23A) en forme de sac définie en dessous dudit siège, lesdits orifices s'étendant à partir de ladite chambre en forme de sac, ledit élément de soupape en cours d'utilisation se déplaçant de façon à s'éloigner du siège en autorisant ltécoulement du carburant dans ladite chambre (23A) en forme de sac. 3. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un siège (23) et une chambre en forme de sac définie endessous dudit siège, une ouverture à partir de ladite chambre et un téton (24) porté par un élément de soupape (22), ledit téton (24) s'étendant avec un certain jeu à travers ladite ouverture, ledit jeu formant l'un des dits orifices, et l'orifice ou les orifices s'étendant à partir dudit siège. 4. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un siège (27), l'elément de soupape comportant une tête (26) de soupape conformée pour coopération avec ledit siège, ladite tête (26) de soupape étant soulevée dudit siège (27) par l'action du carburant sous pression, un espace annulaire défini dans la tête de soupape et le corps de l'injecteur en aval dudit siège (27), un faible jeu annulaire défini entre la tête de soupape et le corps, ledit jeu définissant l'un desdits orifices et l'autre orifice ou orifices s'étendant à partir dudit espace annulaire. 5. Moteur à allumage par compression, caractérisé par le fait qu'il incorpore une chambre de combustion comportant un évidement torique (15), un injecteur de carburant selon l'une quelconque des re vend icat ions 1 à 4 monté de façon à diriger le carburant dans ladite chambre de combustion, l'un desdits orifices étant positionné de façon à diriger le carburant dans une zone de la chambre de combustion dans laquelle, en cours d'utilisation, l'air se trouve dans un état relativement non perturbé, tandis que l'autre orifice ou les autres orifices sont disposés de façon à diriger le carburant dans une zone dans laquelle, en cours d'utilisation, l'air se trouve dans un état turbulent.