Brevet FR2575521A1 — publié le 19860704

La presente invention concerne un dispositif destiné à améliorer la qualité du mélange carburé que délivre un système d'injection pneumatique, alimentant un moteur alternatif à combustion interne. Ces moteurs sont habituellement alimentés, soit par un carburateur, soit par injection directe ou indirecte du carburant liquide. Dans le premier cas, le mélange préalable de l'air et du carburant s'effectue nettement en amont des orifices d'admission des cylindres, ce qui entraine des inhomogénéités à la fois de la répartition du carburant dans l'air, et de la distribution du mélange entre les cylindres. Ces imperfections sont préjudiciables au rendement du moteur, d'autant plus que des- pertes de mélanges à l'échappement peuvent avoir lieu lorsque le cylindre est balayé par le mélange -amis (en particulier dans les moteurs 2 temps). Enfin, le dosage du carburant dans l'air devient fort délicat lorsqu'il est nécessaire d'optimiser la carburation dans le sens d'une économie d'énergie et d'une réduction des polluants. L'injection directe ou indirecte du carburant liquide pallie les effets néfastes d'une mauvaise répartition entre cylindres et des pertes à l'échappement, et facilite le dosage du carburant. Elle a cependant pour inconvénient de créer des inhomogénéités du mélange dans les cylindres, qui peuvent occasionner de mauvaises combustions, en particulier à haut régime. Un troisième procédé est encore peu ou pas utilisé dans les moteurs alternatifs, c'est l'injection pneumatique. Ce procédé allie les avantages de l'injection liquide directe ou indirecte, et ceux de la carburation. En effet, le mélange fluide introduit est déjà un mélange carburé en partie préparé, sa distribution peut être indépendante pour chaque cylindre, et déclenchée de manière à minimiser les pertes à l'échappement. L'invention proposée concerne l'agencement d'un injecteur pneumatique -2- au moyen d'une buse destinée à améliorer le mélange air- carburant injecté. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif pour améliorer la qualité du mélange carburé que délivre un système d'injection pneumatique alimentant un moteur alternatif à combustion interne, ledit système d'injection pneumatique comportant un organe d'injection du carburant liquide débouchant dans une préchambre d'injection communiquant avec la chambre de combustion du moteur, par l'intermédiaire d'un orifice d'injection. Ce dispositif se caractérise en ce que l'organe d'injection de carburant liquide alimente une buse d'injection disposée dans ladite préchambre d'injection. La buse d'injection pourra être disposée coaxialement à ladite -préchambre. La buse d'injection pourra être solidaire des parois de ladite préchambre et présente, sensiblement au niveau de son col, au moins un orifice latéral dans lequel débouche au moins un organe d'injection de carburant liquide. La buse pourra être disposée de façon à être sensiblement obturée par une soupape d'injection en même temps que ledit orifice d'injection. Ladite buse pourra entourer la tige d'un organe fixe comportant une extrémité en forme de tulipe laissant une ouverture permanente au niveau de l'orifice d'injection et en ce que ladite préchambre d'injection est reliée à une source d'air pulsé sous pression. Enfin, l'ouverture maximale de l'orifice d'injection pourra être comprise entre 20% et 80% de la section droite de cet orifice d'injection. Pour bien comprendre cette invention dans ses particularités et -3- avantages, on se reportera à la description qui suit, illustrée par les figures annexées suivantes, parmi lesquelles: - la figure 1 montre schématiquement, en coupe, un mode de réalisation du dispositif d'injection, - la figure 2 illustre une variante du dispositif de la figure 1, avec une ouverture fixe, - les figures 3A, 3B et 3C présentent une réalisation de la buse d'injection en section longitudinale, vue de côté et vue de dessus respectivement, et - les figures 4 et 5 permettent de comparer les consommations mesurées d'un moteur alimenté en injection pneumatique avec et sans la buse d'injection du dispositif selon l'invention. Sur les figures, la référence 1 désigne la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne alternatif dont la culasse 2 comporte un orifice d'injection 3 faisant communiquer une préchambre d'injection 4 avec la chambre 1. La figure 1 représente la coupe schématique d'une réalisation d'un injecteur pneumatique équipé d'une buse améliorant substantiellement la pulvérisation du carburant, et les qualités d'homogénéité du mélange injecté. Cette buse est référencée 5, et elle est insérée dans la préchambre 4, fermée par la soupape d'injection 6, et dans laquelle débouche une arrivée d'air sous pression 7, ainsi qu'un ou plusieurs injecteurs de carburant liquide, référencés 8. Ceux-ci pénètrent dans la préchambre au travers de la buse 5 et peuvent être par exemple des injecteurs électroniques ou mécaniques du commerce, utilisés couramment sur des moteurs de série. Les mouvements de la soupape peuvent être provoqués par des organes de commande classiques ou autres, et cette soupape commande par son ouverture l'injection effective, en établissant un flux d'air à travers la préchambre 4 et la buse 5, qui pulvérise le carburant et l'entraîne à l'extérieur de l'injecteur. Le carburant liquide pourra être introduit dans la - 4- préchambre pendant l'ouverture de la soupape, ou encore avant cette ouverture, la préchambre, faisant alors office de réserve. Toutefois, on ne sortirait pas du cadre de l'invention si le jet d'air était pulsé par un autre système que celui de la soupape, ou si le carburant était dosé et introduit dans la préchambre par un autre dispositif que des injecteurs du commerce. La buse d'injection 5 est sensiblement coaxiale à la préchambre 4 et est disposée de façon à être sensiblement obturée en même temps que l'orifice 3 par la soupape 6. La figure 2 représente un mode de réalisation comportant un organe fixe 10 ayant la forme générale d'une tulipe et associé à la buse 9 qui est solidaire de sa tige Il. Cet organe est monté de manière à laisser l'orifice d'injection 3 ouvert en permanence, le processus d'injection alternatif étant assuré par un débit d'air pulsé sous pression à travers la canalisation 7. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté pour un système d'injection indirect. I1 pourra être logé dans la culasse ou ailleurs, par exemple dans les tubulures d'admission. Ce mode de réalisation permet notamment de s'affranchir d'un système de commande de soupapes. Equipé de la buse d'injection le dispositif décrit ci-dessus permet d'injecter du mélange carburé de bonne qualité à des fréquences élevées (supérieures à 100 Hz), et ceci pour des différences de pression amont-aval très faibles, descendant jusqu'à 0,1 bar. L'ouverture maximale de l'orifice d'injection 3 constitue aussi un paramètre important, car elle régule la vitesse du flux d'air, et il a été découvert que les résultats étaient satisfaisants lorsque cette ouverture est comprise entre 20% et 80% de la section droite de l'orifice 3. Il a été aussi découvert que la buse permettait une - 5- beaucoup plus grande latitude pour fixer le moment de l'injection du carburant liquide dans la préchambre. On ne sortirait cependant pas du cadre de l'invention en remplaçant la soupape 6 par un autre type d'organe d'obturation périodique. Sur la figure 3 est représenté un type de buse qui a apporté -des améliorations substantielles à la qualité du mélange injecté. Les figures 4 et 5 montrent, à titre de comparaison, des cartes d'isoconsommation d'un moteur alimenté par injection directe pneumatique, avec (Fig. 4) et sans (Fig. 5) buse d'injection. Sur ces figures, on a porté en abscisses le régime N du moteur en tours/minute et en ordonnées la puissance P-en chevaux du moteur. La consommation est exprimée en grammes par cheval et par heure, la correspondance entre les références et les consommations est la suivante: REFERENCE DE LA ZONE PLAGE DE CONSOMMATION EN GRAMME PAR CHEVAL ET PAR HEURE C1...................... moins de 190 C2...................... entre 190 et 200 C3...................... entre 200 et 210 C4............. ....... entre 210 et 220 C5...................... entre 220 et 250 C6.....DTD: ................. entre 250 et 300..DTD: C7...................... plus de 300. La comparaison des figures 4 et 5 montre la nette amélioration apportée par l'utilisation de la buse 5. 6 - REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour améliorer la qualité du mélange carburé que délivre un système d'injection pneumatique alimentant un moteur alternatif à combustion interne, ledit système d'injection pneumatique comportant un organe d'injection du carburant liquide débouchant dans une préchambre d'injection communiquant avec la chambre de combustion du moteur par l'intermédiaire d'un orifice d'injection, caractérisé en ce que ledit organe (8) d'injection de carburant liquide alimente une buse d'injection (5) disposée dans ladite préchambre d'injection (4). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite buse d'injection est disposée coaxialement à ladite préchambre (4). 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite buse d'injection (5) est solidaire des parois de ladite préchambre (4) et présente, sensiblement au niveau de son col, au moins un orifice latéral (9) dans lequel débouche au moins un organe (8) d'injection de carburant liquide. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite buse (5) est -disposée de façon à être sensiblement obturée par une soupape d'injection (6) en même temps que ledit orifice d'injection (3, Fig. 1). 5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite buse entoure la tige (11) d'un organe fixe comportant une extrémité (10) en forme de tulipe laissant subsister une ouverture permanente au niveau de l'orifice d'injection (3) et en ce que ladite préchambre d'injection (4) est reliée à une source d'air pulsé sous pression. -7 - 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractêrisé en ce que l'ouverture maximale de l'orifice d'injection (3) est comprise entre 20% et 80% de la section droite de cet orifice d'injection.