Brevet FR2623854A1 — publié le 19890602

L'invention concerne un dispositif d'injec- tion pneumatique de carburant dans un cylindre d'un moteur à combustion interne et plus particulièrement, mais non exclusivement, un dispositif d'injection pneumatique d'un moteur à deux temps. On connaît des moteurs à deux temps à un ou plusieurs cylindres comportant, associé à chacun des cylindres, un dispositif d'injection pneumatique de carburant réalisant la pulvérisation d'un carburant liquide par un gaz sous pression qui est généralement de l'air comprimé et l'introduction du-mélange carburé obtenu dans le cylindre du moteur. L'alimentation et le balayage du cylindre par de l'air frais sont réali- sés indépendamment de l'injection pneumatique de car- burant qui est déclenchée à un instant déterminé du cycle de fonctionnement du moteur. Le dispositif d'injection pneumatique de carburant comporte une chambre qui peut être mise en communication avec la chambre intérieure du cylindre par l'intermédiaire d'au moins une soupape commandée par une came. La chambre d'injection est alimentée en gaz sous pression qui peut provenir soit d'un réser- voir auxiliaire soit d'une partie du moteur produisant ce gaz sous pression. En particulier, on a proposé d'alimenter le dispositif d'injection en air comprimé à partir d'une capacité dont le rechargement est effectué par le carter pompe assurant l'alimentation et le balayage en air frais du cylindre du moteur. Dans le cas de moteurs de grande puissance, les quantités de carburant injecté dans le cylindre sont très importantes et nécessitent soit une levée de grande amplitude de la soupape mettant en communica- tion la chambre d'injection avec le cylindre, soit l'utilisation d'une soupape de grand diamètre. Dans le cas des très gros moteurs, il n'est plus possible d'augmenter le diamètre des soupapes au-delà d'une certaine limite, l'inertie de la soupape devenant alors excessive. De même, il n'est pas possi- ble d'augmenter l'amplitude ou le temps de levée au- delà d'une certaine limite. Dans le cas de gros moteurs, on a proposé de dédoubler le dispositif d'injection de chacun des cy- lindres en utilisant deux soupapes et deux injecteurs de carburant liquide par cylindre. Les inconvénients de cette solution sont cependant que le prix de re- vient du moteur est considérablement accru et que son réglage est délicat. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'injection pneumatique de carburant dans un cylindre d'un moteur à combustion interne com- portant une chambre qui peut être mise en communica- tion avec la chambre intérieure du cylindre par l'in- termédiaire d'au moins une soupape commandée pour une injection à un instant déterminé du cycle de fonction- nement du moteur, alimentée en gaz sous pression par un conduit et en carburant liquide par l'intermédiaire d'un injecteur de liquide, débouchant dans la chambre d'injection, ce dispositif destiné à un moteur de grande puissance étant susceptible d'introduire dans la chambre du cylindre de grandes quantités de carbu- rant, tout en étant d'une structure simple et d'un prix de revient faible permettant de simplifier le ré- glage du moteur. -Dans ce but, la chambre d'injection comporte deux orifices débouchant dans la chambre du cylindre à chacun desquels est associée une soupape et l'injec- teur comporte deux canaux de sortie dirigés chacun vers un des orifices de la chambre d'injection. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limi- tatif, en se référant à la figure jointe en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif d'injection sui- vant l'invention d'un moteur à deux temps. La figure unique est une vue en coupe de la chambre du dispositif d'injection communiquant avec la partie supérieure d'un cylindre d'un moteur à deux temps. Sur la figure, on voit la partie supérieure de la chambre d'un cylindre I d'un moteur à deux temps qui est recouverte et délimitée par une culasse 2 dans laquelle est usinée la chambre 3 d'un dispositif d'in- jection. La chambre 3 débouche à l'intérieur du cylin- dre 1, au niveau de deux ouvertures circulaires 4a et 4b par lesquelles on réalise l'injection du mélange carburant. La culasse est usinée et revêtue au niveau des ouvertures 4a et 4b, de façon à constituer deux sièges sur lesquels viennents'appuyer les têtes de deux soupapes 5a et 5b respectivement. Les soupapes 5a et 5b comportent des tiges montées coulissantes dans la culasse 2 et associées à leur extrémité avec un dispositif de commande à came et à ressort permettant l'ouverture et la fermeture des soupapes 5a et 5b à des instants déterminés du cycle de fonctionnement du moteur. Le dispositif de commande réalise l'ouvertu- re et la fermeture simultanées des soupapes 5a et 5b. La culasse est usinée pour constituer un ca- nal 6 débouchant dans la chambre 3 pour alimenter cette chambre d'injection 3 en gaz sous pression. De manière préférentielle, le canal 6 est relié à une capacité dans laquelle on réalise un sto- ckage d'air comprimé, par exemple à partir du carter pompe communiquant avec l'extrémité inférieure du cy- lindre 1 et assurant l'alimentation et le balayage en air frais du cylindre par un ou plusieurs conduits de transfert. Un injecteur de carburant liquide 8 est mon- té à l'intérieur de la culasse de façon que sa buse de sortie 8a débouche à la partie supérieure de la cham- bre d'injection 3. L'injecteur 8 est un injecteur à deux jets dont la buse de sortie 8a comporte deux ca- naux 9a et 9b également inclinés par rapport à la ver- ticale et alimentés à partir d'un canal unique 10. Lorsque l'injecteur 8 est en fonctionnement, comme représenté sur la figure, deux jets 12a et 12b de carburant liquide sont dirigés simultanément vers les ouvertures 4a et 4b respectivement. Des buses 14a et 14b sont disposées à la partie inférieure de la chambre d'injection 3, au ni- veau des ouvertures 4a et 4b respectivement. Ces buses 14a et 14b peuvent être constituées de manière avanta- geuse par des venturis, comme décrit dans le brevet 2.575.521 déposé conjointement par l'Institut Français du Pétrole et les Sociétés Automobiles Peugeot et Automobiles Citroen. Les jets 12a et 12b sont dirigés de manière à parvenir dans la zone des ouvertures 4a et 4b, à la partie inférieure de la chambre d'injec- tion 3, par l'intermédiaire des buses 14a et 14b. Au moment de l'ouverture simultanée des sou- papes 5a et 5b, l'air sous pression admis par le canal 6 dans la chambre 3 (flèche 15) pénètre dans cette chambre à grande vitesse, la pression dans le cylindre étant, au moment de l'injection pneumatique, très in- férieure à la pression de l'.air comprimé dans la capa- cité reliée au canal 6. L'air comprimé pénètre dans les buses 14a et 14b o il est encore accéléré et réa- lise la pulvérisation du carburant liquide introduit dans la chambre 3, par l'injecteur 8, sous la forme des jets 12a et 12b. L'air comprimé contenant les gouttelettes de carburant pulvérisé en suspension pé- nètre dans la chambre du cylindre 1 o il se mélange à l'air frais de balayage introduit dans le cylindre par un moyen indépendant du dispositif d'injection pneuma- tique. Pendant l'injection, les soupapes 5a et 5b sont ouvertes simultanément, leur tête respective étant éloignée des sièges entourant les ouvertures 4a et 4b. La section de passage du carburant en suspen- sion dans l'air comprimé est alors double de la sec- tion de passage découverte par l'une quelconque des deux soupapes.- Au moment de la fermeture, les deux têtes de soupape viennent s'appliquer contre les siè- ges entourant les ouvertures 4a et 4b respectivement pour réaliser la fermeture simultanée des deux pas- sages de communication entre la chambre d'injection 3 et la chambre du cylindre 1. La manoeuvre simultanée des soupapes Sa et 5b peut être réalisée en utilisant une seule came ou deux cames parfaitement synchroni- sée. Les soupapes 5a et 5b de taille identique pour- ront ainsi découvrir, lors de leur ouverture, un pas- sage de section importante pour le carburant en sus- pension dans l'air comprimé, tout en ayant des têtes dont le diamètre est limité. Chacune des soupapes présente ainsi une masse et une inertie limitées, ce qui est favorable pour le fonctionnement du moteur à haut régime, D'autre part, l'injecteur 8 introduit dans la chambre 3, au niveau des venturis 14a et 14b, sous forme de deux jets identiques 12a et 12b, une quantité double de carburant liquide par rapport à celle qui serait introduite par un seul injecteur associé à une seule soupape telle que 5a ou 5b. Les jets 12a et 12b provenant des canaux 9a et 9b de section identique' alimentés à partir d'un canal unique 10 présentent des débit et vitesse parfaitement identiques. Le réglage du dispositif d'injection est donc particulièrement simple puisque ce dispositif d'injection comporte deux ensembles identiques fonctionnant simultanément pour l'introduction de quantités égales de carburant. On peut ainsi introduire dans la chambre du cylindre des quantités de carburant importantes sans utiliser des soupapes surdimensionnées et un ensemble d'injection exigeant un réglage complexe: L'invention ne se limite pas au mode de réa- lisation qui a eté décrit. C'est ainsi qu'il est possible d'équiper au moins l'une des deux ouvertures d'admission de carbu- rant 4a et 4b d'un organe déflecteur du jet de mélange carburé, tel que décrit dans la demande de brevet 2.575.522 déposée conjointement par l'Institut Fran- çais du Pétrole et les Sociétés Automobiles Peugeot et Automobiles Citroen. Les organes déflecteurs du jet de mélange carburé peuvent être usinés chacun dans une pièce annulaire constituant également le siège de la soupape correspondante. Selon un mode de réalisation particulière- ment intéressant, chacune des deux ouvertures est munie d'un déflecteur. Chacun de ces déflecteurs pour- ra être orienté de manière à optimiser le balayage et la combustion dans le moteur. Ainsi, dans certains cas, les déflecteurs pourront orienter les jets dans des directions différentes. Par exemple, dans le cas d'un moteur deux temps comportant plusieurs lumières de transfert réparties de part et d'autre du plan axial médian du cylindre passant par la lumière d'échappement les déflecteurs pourront être orientés pour diriger les jets de part et d'autre du plan mé- dian en direction des lumières de transfert. Le dispositif d'injection pneumatique sui- vant l'invention peut être utilisé non seulement dans le cas de moteurs à deux temps, mais encore dans le cas d'autres moteurs alternatifs à combustion interne à un ou plusieurs cyiindres. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'injection pneumatique de carburant dans un cylindre d'un moteur alternatif à combustion interne, comportant une chambre d'injection (3) qui peut être mise en communication avec la cham- bre intérieure du cylindre (1) par l'intermédiaire d'au moins une soupape (5a, 5b) commandée pour une injection à un instant déterminé du cycle de fonction- nement du moteur, la chambre d'injection (3) étant alimentée en gaz sous pression par un conduit (6) et en carburant liquide, par l'intermédiaire d'un injec- teur de liquide (8) débouchant dans la chambre d'in- jection (3), caractérisé par le fait que la chambre d'injection (3) comporte deux orifices (4a, 4b) débou- chant dans la chambre du cylindre (1), à chacun des- quels est associée une soupape (5a, 5b) et que l'in- jecteur (8) comporte deux canaux de sortie (9a, 9b) dirigés chacun vers un des orifices (4a, 4b) de la chambre d'injection (3). 2.- Dispositif d'injection suivant la reven- dication 1, caractérisé par le fait que les soupapes (5a, 5b) sont associées à des moyens de commande per- mettant leur ouverture et leur fermeture simultanées. 3.- Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la chambre d'injection (3) et le conduit (6) d'alimentation de cette chambre en gaz sous pres- sion sont usinés à l'intérieur d'une culasse (2) fer- mant la chambre du cylindre (1) à sa partie supérieu- re'. 4.- Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que des buses (14a, 14b) sont disposées dans la chambre d'injection (3) au niveau des orifices (4a, 4b) de façon que les canaux de sortie (9a, 9b) de l'injecteur (8) soient dirigés vers la partie inté- rieure des buses (14a, 14b). 5.- Dispositif d'injection suivant la reven- dication- 4, caractérisé par le fait que les buses (14a. 14b) sont réalisées sous la forme de venturis. 6.- Dispositif d'injection suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins desdits orifices débouchant dans la chambre du cylindre comporte un organe déflecteur du jet. 7.- Dispositif selon la revenication 6, ca- ractérisé en ce que chacun desdits orifices débouchant dans la chambre du cylindre comporte un organe déflec- teur du jet. 8.- Dispositif selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que lesdits déflecteurs orientent les jets dans des directions différentes afin de mieux contrôler la répartition des jets dans ladite chambre du cylindre.