Brevet FR2576642A1 — publié le 19860801

La présente invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne à injection de carburant et compression d'air, dont une aiguille d'injection guidée dans le corps de buse comporte une surface active de forme conique qui se soulève, en opposition à la force d'un ressort et dans un sens opposé au sens d'écoule- ment du carburant, d'un siège d'injecteur correspon- dant forme par un c8ne d'injecteur dans le corDs de buse et ouvre simunlta- nément par sa Pointe d'aiguille au moins un orifice d'injection débouchant dans la chambre de combustion du moteur et dont la section de passage peut être commandée en fonction de la course d'aiguille. D'après la demande de brevet allemand DE-OS 34 12 516, il est connu un injecteur de carburant dans lequel une aiguille d'injection s'ouvrant vers l'intérieur assurel obturation d'un canal agencé comme un trou borgne et en communication, par l'intermédiaire d'orifices d'injec- tion placés dans le corps d'injecteur, avec la chambre de combustion du moteur. La qualité de pulvérisation de cet injecteur de carburant agencé comme une buse à plusieurs orifices est fonction d'un paramètre important qui est la différence de pression entre l'entrée et la sortie des orifices d'injec- tion. Au démarrage et dans la plage inférieure des vitesses de rotation du moteur, l onde de pression provenant de la pompe d'injection est faible et ne suffit pas pour ouvrir complètement l'aiguille d'injection de sorte qu'une partie de l'amplitude de pression, intrinsèquement petite, est encore réduite dans la zone du siège d'injecteur. I1 se produit une pulvérisation dans des conditions défavorables. Dans la condition d'ouverture complète, la buse à plusieurs orifices a une section d'ouverture constante qui est définie par la grandeur des orifices d'injection et on obtient ainsi une qualité de pulvérisation dépendant du débit, qui est évidemment suffisante au point correspondant à la puissance nominale mais qui donne lieu cependant dans la plage inférieure des vitesses de rotation à une mauvaise pulvérisation. En outre d'après le brevet suisse 632 053, il est connu un injecteur de carburant dans lequel l'aiguille d'injection, pouvant être soulevée vers l'intérieur depuis son siège conique sous l'effet de la pression du carburant introduit est conformée de telle sorte que la pointe d'aiguille pénètre dans le trou d'injection faisant un angle aigu avec l'axe longitudinal de l'aiguille d'injection, de sorte que la section de passage dans le trou d'injection est plus petite, dans n'importe quelle position de l'aiguille d'injection mobile axialement, que la section de passage correspondante sur le siège de l'injecteur. Il en résulte ainsi que, déjà pendant la phase d'ouverture et la phase de fermeture de l'aiguille d'injection, il s'établit en amont du trou d'injection une pression de carburant permettant d'obtenir dans les phases précitées une bonne formation de mélange et une bonne combustion mais cependant on rencontre l'inconvénient, du fait de l'association du trou d'injection avec le siège d'injecteur, que les lignes d'écoulement du carburant se rejoignent à la pointe de l'injecteur et pénètrent ensuite dans la dhambre de combustion en entrant en contact avec la paroi du trou d'injection. Il en résulte une altération de la qualité de pulvérisation du carburant. L'invention a pour but de remédier aux incon- vénients précités et d'agencer la buse d'un injecteur de telle sorte que, en aval du siège d'injecteur, on soit assuré d'obtenir une trajectoire d'injection de carburant dans la chambre de combustion qui ne soit pratiquement pas perturbéeet qu'on obtienne simultanément dans toute la plage de fonctionnement du moteur une pulvérisation améliorée et suffisante dans la chambre de combustion. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que des orifices d'injection sont ménagés dans une partie du cône d'injecteur qui est placéeen amont du siège d'injecteur et font un certain angle avec la génératrice du cône d'injec- teur et en ce qu'un canal placé en aval du cône d'injecteur est agencé comme un canal de traversée de grande section par l'intermédiaire duquel le carburant parvient sans étran- glement dans la chambre de combustion. Du fait que la section d'ouverture des orifices d'injection placés en amont du siège d'injecteur peut être modifiée de façon continue par la course de l'aiguille de buse et est adaptable au débit de carburant, la buse d'injection modifie fondamentalement son comporte- ment hydraulique. La pression, déterminante pour la pulvérisa- tion, est formée par addition d'amplitudes de pression de l'onde incidente provenant de la pompe d'injection et de l'onde de retour réfléchie sur la buse. L'aiguille de buse s'ouvre jusqu'à ce que la pression de sommation définie ci- dessus corresponde à la pression d'ouverture de la buse. Par un choix correspondant de la pression d'ouverture de buse, on détermine ainsi, dans la réalisation conforme à l'inven- tion, la qualité de pulvérisation, l'onde de pression inci- dente déterminant simplement le débit. Du fait que les orifices d'injection font un certain angle avec la génératrice du cône d'injecteur, les filets d'injection quittant le siège de l'aiguille de buse ne se rejoignent pas au sommet théorique du cône d'injecteur et nesepropagent ainsi pas sous la forme d'un seul jet dans une direction axiale, ce qui provoquerait une répartition défavorable du carburant dans la chambre de combustion. Les filets de carburant se développent au contraire en forme de parapluie -et ils pénètrent de cette manière dans la chambre de combustion. Grâce au canal disposé comme un canal de traersée de grande section en amont des orifices d'injection, les filets de carburant parviennent sans entrave dans la chambre de combustion. Pour des raisons concernant les techniques de fabrication, les orifices d'injection peuvent être réalisés sous la forme de rainures sur un élément rapporté qui est placé sans possibilité de mouvement sur le cône d'injecteur du corps buse et qui comporte une partie supérieure cylindrique pourvue de canaux d'admission avec lesquels sont reliés les orifices d'injection respectifs qui sont placés dans la partie inférieure de forme conique. Pour permettre des débits orientés dans une certaine direction et pour obtenir une répartition pondérale non uniforme dans le cas de formes complexes des chambres de combustion, il est possible, dans le cas o il est prévu des sièges de forme conique dans les corps de buse, de décaler l'axe du cône d'injecteur par rapport à l'axe du canal de traversée et de faire déboucher ce canal de traversée à l'extrémité, de forme plane, de la buse. Pour pouvoir exercer une influence non seulement sur la répartition pondérale des filets sortants de carbu- rant, mais également sur leur direction de sortie, le canal de traversée, disposé de façon décalée, peut déboucher, dans le cas d'un corps de buse dont l'extrémité asymétrique de buse est pourvue d'une forme conique, dans la plus longue surface conique de cette extrémité de buse. Le canal de traversée peut cependant également présenter un axe incliné par rapport à l'axe du cône d'injecteur, auquel cas le canal de traversée débouche à l'extrémité de forme plane de la buse. Dans le cas o, pour des raisons d'encombrement, il est nécessaire de placer la buse dans une position incli- née, le canal de traversée peut être disposé avec une incli- naison telle qu'il débouche sur la surface conique de l'extrémité de buse de forme tronconique. Des filets sortants de carburant sont ainsi déviés dans une direction correcte en arrière du siège d'injecteur. Grâce aux dispositions et aux conformations parti- culières des canaux de traversée, il est possible d'adapter favorablement la direction des-filets de carburant sortant de la buse aux différentes formes des chambres de combustion. Pour des canaux de traversée déterminés, les filets de carburant suivent initialement le contour de la paroi de canal et ils sortent ensuite du canal avec des angles de sortie différents du fait que le canal de traversée est coupé en oblique à son extrémité. Pour obtenir un angle de sortie de filet aussi grand que possible sans réduire la résistance de la pointe de buse, il est prévu que le contour du canal de traversée ait la forme d'un hyperboloide de révolution, afin que des filets sortants de carburant ne puissent plus entrer en contact avec la paroi du canal après avoir quitté le siège d'aiguille. Cependant le canal de traversée peut également être réalisé avec une forme conique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un injecteur de carburant, o est représentée dans la zone de la buse une partie de l'élément rapporté sans le corps de buse entourant celui-ci, et notamment la position de l'orifice d'injection, les figures 2 à 7 montrent différentes positions et formes du canal de traversée. L'injecteur de carburant 1 représenté sur la figure 1 et utilisable dans des moteurs à combustion interne à injection directe et à compression d'air, se compose d'un corps de buse 2 dans lequel peut coulisser longitudinalement une aiguille d'injection 3qui vient s'appliquer par sa pointe 4, pourvue d'une surface de forme conique, contre un siège faisant partie du cône d'injecteur 6 prévu dans le corps de buse 2. Dans la position représentée de l'aiguille d'injec- tion, un canal 7, agencé comme un canal de traversée de section non étranglée, est disposé en aval de la pointe d'aiguille 4 et débouche dans la chambre de combustion 8 du moteur. L'aiguille de buse 3 délimite une chambre de pression 10 reliée à un canal d'admission 9 et dans laquelle un élément rapporté 11 est disposé de telle sorte que sa partie supérieure cylindrique 11a puisse être reliée avec le corps de buse 2 par emmanchement, vissage ou par un moyen analogue, et que sa partie inférieure llb de forme conique s'appuie par toute sa surface contre le cône d'injecteur 6. L'élément rapporté- 11 est pourvu, dans sa partie cylindrique lia, de canaux 12 auxquels sont reliées des rainures 13 ménagées dans la partie d'élément llb de forme conique et qui forment, en coopération avec la paroi du corps de buse dans la zone du cône d'injecteur 6, des orifices d'injection 14 s'étendant jusqu'à l'aiguille d'injection 3 et placés ainsi en amont du siège d'injecteur 5. Les orifi- ces d'injection 14 sont orientés de manière à faire un certain angle avec la génératrice du cône d'injecteur 6 ( figure 1). La section de passage de ces orifices d'injec- tion 14 est bien plus petite que la section de passage des canaux 12 prévus dans la partie supérieure lla de l'élément rapporté. Dans l'injecteur 1, le carburant parvient dans le canal d'admission 9 et dans la chambre de pression 10 et ensuite dans les canaux 12 et les orifices d'injection 14. L'aiguille de buse 3 s'ouvre sous l'effet de la pression exercée par le carburant contre son épaulement 15, jusqu'à ce que la pression résultant de l'addition de l'onde incidente et de l'onde de retour réfléchie corresponde à la pression d'ouverture de la buse. A cet égard, les sections d'injection désignées par "a" sur la figure 1 ainsi qu'un ressort 16 agissant sur le côté arrière de l'aiguille de buse sont réglés,pour obtenir une pression constante dans la chambre de pression, de telle sorte que les sections d'ouverture "b" des orifices d'injection 14 soient modifiées de façon continue, du côté de sortie, par la course de l'aiguille de buse et soient adaptées au débit de carburant. Les filets de carburant sortant des orifices d'injection 14 se propagent jusque dans la chambre de combustion 8 du fait de la conformation du canal de traversée 7. Sur la figure 1, le canal de traversée 7 est disposé coaxialement à l'aiguille d'injection 3 alors que sur les figures 2 et 3 l'axe "x" du canal de traversée 7 est disposé de façon décalée par rapport à l'axe "y" du cône d'injecteur 6. Le canal de taversée 6 de la figure 3 se termine en outre en aval par une partie disposée en oblique car l'extrémité de buse 18 est elle-même disposée en oblique. Sur la figure 4, seulement l'axe "x" du canal de traversée 7 est incliné par rapport à l'axe "y" du cône d'injecteur 6. Le canal de traversée 7 est également coupé en biseau à son extrémité de sortie. Sur la figure 5, l'axe "x" du canal de traversée 7 est plus forte- ment incliné, ce canal 7 débouchant sur la surface conique 18 de la buse 17 de forme tronconique. Sur la figure 6, le contour du canal de traver- sée 7 a la forme d'un hyperboloXde de révolution et sur la figure 7 le canal de traversée 7 a une forme conique de sorte que, dans les deux cas, des filets de carburant sortant du siège d'injecteur 5 n'ont plus aucun contact avec une paroi. Le cas échéant, on peut aussi adopter la forme conique du canal de traversée 7 également dans les exemples de réalisation des figures 2 à 5. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne à injection de carburant et compression d'air, dont une aiguille d'injection guidée dans le corps de buse comporte une surface active de forme conique qui se soulève, en opposition à la force d'un ressort et dans un sens opposé au sens d'écoulement du carburant, d'un siège d'injec- teur correspondant formé par un cône d'injecteur dans le corps de buse et ouvre simultanément par sa pointe d'aiguille au moins un orifice d'injection débouchant dans la chambre de. combustion du moteur et dont la section de passage peut être commandée en fonction de la course d'aiguille, caractérisé en ce que des orifices d'injection (14) sont ménagés dans une partie du cône d'injecteur (6) qui est placée enamont du siège d'injecteur (5) et font un certain angle avec la génératrice du cône d'injecteur (6) et en ce qu'un canai (7) placé en aval du cône d'injecteur est agencé comme un canal de traversée de grande section par l'intermédiaire duquel le carburant parvient sans étranglement dans la chambre de combustion (8). 2. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices d'injection (14) sont réalisés sous forme de rainures ménagées sur un élément rapporté (11) monté sans possibilité de déplacement sur lecône d'injecteur (6) du corps debusequi comporte une partie supérieu- re cylindrique (11a) pourvue de canaux d'admission (12) auxquels sont reliés les orifices d'injectionrespectifs (14) prévus dans la partie inférieure (11b) de profil conique de l'élément rapporté. 3. Injecteur de carburant selon une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'axe (X) du canal de traversée (7) est décalé par rapport à l'axe du cône d'injec- teur (6) et le canal de traversée (7) débouche à l'extrémité de buse (17) de forme plane (figure 2). 4. Injecteur de carburant selon une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'axe (X) du canal de traversée (7) est décalé par rapport a l'axe du cône d'injec- teur (6) et en ce que le canal de traversée (7) débouche, dans le cas d'un corps de buse (2) dont l'extrémité de buse asymétrique (17) a une forme conique, dans la surface conique la plus longue (18) de cette extrémité de buse (17) ( figure 3). 5. Injecteur de carburant selon une des revendica- tîons 1 et.2, caractérisé en ce que laxe du canal de traversée (7) est incliné par rapport à 1'axe du e6ne d'injecteur (6) et le canal de traversée (7) débouche à l'extrémitê de buse (17) de forme plane ( figure 4. 6. Injecteur de carburant selon una des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'axe du canal de traversée (7) est înc!iné par rapport à l'axe du cÈne d'injecteur (6) et en ce que le canal de traversée (7) débou- che dans la surface conique (18) de l'extrémité de buse (17) de forme tronconique ( figure 5) 7. Injecteur de carburant selon une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le contour du canal de traversée (7) a la forme d'un hyperboloi:dede révolution de telle sorte que des filets sortants de carburant n'aient plus aucun contact avec la paroi du canal apres avoir quitté le siège d'injecteur (5). 8. injecteur de carburant selon une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que le canal de traversée (7 a une forme coniqueo