Brevet FR2660373A1 — publié le 19911004

La présente invention est relative à un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour équiper un moteur comprenant un collecteur d'admission d'air à plusieurs branches connectées à autant de têtes de cylindres et des injecteurs alimentés par une source de carburant pour distribuer des jets de carburant dans chaque branche du collecteur. On connaît un dispositif d'injection de carburant dit "monopoint" comprenant un collecteur d'admission d'air et un seul injecteur placé à l'entrée de ce collecteur. Un tel dispositif présente l'avantage d'être relativement peu coûteux du fait qu'il n'utilise qu'un seul injecteur. Il présente cependant aussi des inconvénients en ce qu'il n'assure pas une bonne homogénéité du mélange air/carburant qui entre dans chaque cylindre et en ce que le jet de carburant unique émis par l'injecteur mouille forcément les parois du collecteur, ce qui s'avère néfaste notamment dans les phases transitoires du fonctionnement du moteur. On connaît aussi un dispositif d'injection dit "PIJET" fabriqué par la société anglaise PIPER-MECHADYNE Ltd et conçu pour être de fabrication relativement peu coûteuse. Ce dispositif comprend une seule électrovanne de commande du débit de carburant, cette électrovanne étant connectée par des tubulures appropriées à des buses où une arrivée d'air auxiliaire provoque l'atomisation du carburant qui arrose directement une soupape d'admission d'un cylindre associé. On régule ainsi avec une seule électrovanne la quantité de carburant injecté dans tous les cylindres du moteur ce qui est économique et on évite, grâce aux tubulures et aux buses, de mouiller les parois du collecteur. Cependant un tel système est relativement compliqué du point de vue mécanique.En outre il faut remarquer qu'une panne de l'électrovanne affecte le fonctionnement de l'ensemble du dispositif d'injection ce qui atteint défavorablement la fiabilité d'un tel dispositif. On connaît encore des dispositifs d'injection dit "multipoint" dans lesquels un injecteur de carburant est associé à chaque cylindre. Cette solution, déjà coûteuse en matériel, l'est encore plus du fait que l'installation d'un tel dispositif sur un moteur est longue et complexe. En outre les injecteurs étant disposés à proximité de la culasse du moteur, sont chauffés par celle-ci et ce chauffage créé des risques de percolation du carburant dans les injecteurs et dans une rampe d'alimentation en carburant commune à ceux-ci. Il résulte de cet examen de la technique connue en matière de dispositif d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, que l'on ne dispose pas à l'heure actuelle d'un tel dispositif qui soit satisfaisant du triple point de vue du coût de fabrication, de la facilité d'intégration et de montage sur un moteur et de la fiabilité. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne qui soit satisfaisant à l'égard de ces trois critères. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif qui se prête à une intégration sous forme monobloc avec d'autres organes nécessaires à l'alimentation du moteur, tel que le collecteur d'admission d'air, la rampe de distribution d'essence, le papillon de réglage du débit d'air, un régulateur de pression de carburant, un boîtier électronique de commande d'injection et/ou d'allumage, etc,... le dispositif monobloc ainsi constitué pouvant être installé facilement et rapidement sur un moteur, ce qui réduit le coût du montage. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne comprenant un collecteur d'admission d'air à plusieurs branches connectées à autant de têtes de cylindre et des moyens alimentés par une source de carburant pour distribuer du carburant dans chaque branche du collecteur. Suivant l'invention, ces moyens comprennent au moins un injecteur produisant un double jet de carburant et des moyens de support de l'injecteur sur le collecteur de manière que les deux jets passent dans des branches distinctes du collecteur pour alimenter des cylindres distincts du moteur. Grâce à cette disposition, on réduit le coût du dispositif en divisant par deux le nombre d'injecteurs, par rapport à un dispositif d'injection "multipoint" tout en améliorant la fiabilité du dispositif par rapport à un dispositif d'injection monopoint. En effet, dans le cas courant où le moteur compte quatre cylindres, par exemple, on dispose de deux injecteurs et un fonctionnement "dégradé" du moteur reste possible même si l'un des injecteurs tombe en panne. En outre la fixation des injecteurs sur le collecteur d'admission autorise un montage simultané de ces organes sur le moteur, pour un coût de main-d'oeuvre réduit. Suivant un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, conçu pour un moteur à collecteur d'admission d'air du type "multipoint" comprenant autant de branches qu'il y a de cylindres dans le moteur, ces branches étant raccordées en parallèle à un canal de distribution commun, chaque injecteur est monté entre deux branches adjacentes sur un support définissant deux conduits présentant un orifice d'entrée commun raccordé à la sortie de l'injecteur et deux orifices de sortie distincts débouchant chacun dans une des deux branches adjacentes. Suivant un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, conçu pour un moteur à collecteur d'admission du type "monopoint" comprenant au moins une paire de branches raccordées en Y, les paires de branches étant raccordées en parallèle sur un canal de distribution d'air commun, chaque injecteur est monté sur le collecteur en amont du raccordement des deux branches d'une même paire, de manière que chacun des jets de carburant émis par l'injecteur passe dans une des deux branches. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif d'injection suivant la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma simplifié d'un dispositif d'injection suivant la présente invention, - la figure 2 est une vue perspective d'un collecteur d'admission d'air du type "multipoint" équipé d'un dispositif d'injection suivant l'invention, et - la figure 3 est un schéma d'un collecteur d'admission d' air du type "monopoint" équipé d'un dispositif d'injection suivant la présente invention. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où l'on a représenté une partie d'un collecteur d'admission d'air pour moteur à combustion interne, équipé du dispositif suivant l'invention. Ce collecteur peut comprendre un canal de distribution (non représenté) et plusieurs branches raccordées en parallèle sur ce canal de distribution. Pour un moteur à combustion interne à quatre cylindres par exemple, le collecteur comprend quatre branches. Deux de ces branches 1, 2 sont représentées à la figure 1. De l'air venu du canal de distribution est aspiré dans ces branches, suivant le sens des flèches représentées, par des cylindres 3, 4 d'un moteur équipé du collecteur d'admission représenté. Suivant l'invention, un injecteur 5 est fixé sur des moyens de support 6 définissant deux conduits 7, 8 agencés généralement en "V" et présentant un orifice d'entrée 9 commun et deux orifices de sortie 10, 11 respectivement, par lesquels ces conduits débouchent dans les branches 1, 2 respectivement, en amont des têtes des cylindres 3, 4. Celles-ci comprennent classiquement des soupapes d'admission 12, 13 et des soupapes d'échappement 14, 15 respectivement. L'injecteur 5 utilisé dans l'invention est d'un type particulier, conçu pour former à sa sortie deux jets de carburant coniques 16, 17. Des injecteurs de ce type sont fabriqués par la société des Etats-Unis d'Amérique dite SIEMENS AUTOMOTIVE L.P. qui les commercialise sous le nom de "DEKA II SPLIT STREAM". Ces derniers sont cependant conçus pour émettre deux jets destinés à arroser deux têtes de soupape d'admission appartenant à un même cylindre, comme c'est le cas dans certains moteurs récents dit "multisoupape". La présente invention ne vise évidemment pas cette application et concerne des moteurs "monosoupape" ne comptant qu'une soupape d'admission par cylindre.Une adaptation des injecteurs précités est alors nécessaire pour conformer les jets de carburant émis à l'arrosage de deux soupapes d'admission appartenant à des cylindres distincts, forcément plus écartées l'une de l'autre que lorsque ces soupapes appartiennent à un même cylindre. L'injecteur 5 est alors monté sur l'orifice d'entrée 9 des conduits 7, 8 et la divergence des jets de carburant 16, 17 est réglée pour que ces jets traversent les conduits 7, 8 et les branches 1, 2, de préférence sans mouiller les parois de ces conduits et de ces branches. Les jets arrosent alors classiquement les têtes de soupape d'admission 12, 13 qui s'ouvrent ensuite sous la commande d'un arbre à cames par exemple, à des instants d'admission prédéterminés. On a représenté plus complètement à la figure 2 un collecteur d'admission d'air équipé du dispositif d'injection schématisé à la figure 1. Ce collecteur comprend un canal de distribution 18 sur lequel sont montées en parallèle des paires de branches 1, 2 et 1', 2' identiques, ces paires de branches servant à l'alimentation de quatre cylindres tels que les cylindres 3 et 4 associés aux branches 1 et 2, respectivement. Le dispositif d'injection incorporé à ce collecteur comprend deux injecteurs 5, 5' montés chacun comme l'injecteur 5 de la figure 1. Sur la figure 2 le montage de chacun de ces injecteurs sur un support tel que 6 constitué de deux conduits 7, 8 raccordés à des branches telles que 1 et 2, apparaît plus clairement.L'utilisation d'un injecteur unique pour l'alimentation de deux cylindres adjacents d'un moteur est ainsi une caractéristique distinctive du dispositif d'injection suivant la présente invention. On comprend que, pour assurer un débit identique de carburant sur deux soupapes appartenant à deux cylindres adjacents, à partir de deux jets identiques, il convient que l'injecteur 5 soit rigoureusement équidistant des deux soupapes qu'il arrose. Par ailleurs la distance soupape-injecteur est fonction de l'angle des axes des deux jets, la couverture de chaque jet étant telle qu'il mouille complètement la soupape associée sans mouiller les parois du conduit 7, 8 ou des branches associées (1, 2, 1', 2'). Les injecteurs sont alimentés classiquement avec un carburant tel que de l'essence à travers un régulateur de pression (non représenté) qui maintient cette pression à environ deux ou trois bars, une pompe électrique (non représentée) fournissant l'énergie mécanique nécessaire à la circulation de l'essence. Plusieurs modes de commande de l'ouverture des injecteurs 5, 5' sont envisageables. Suivant un premier mode de commande, les injecteurs s'ouvrent en même temps une fois par tour moteur, quelle que soit la phase. Suivant un deuxième mode de commande, les injecteurs s'ouvrent alternativement une fois par cycle moteur (correspondant à deux tours) dans le cas d'un moteur à quatre cylindres. L'injection d'essence a lieu alors quand les soupapes d'admission des deux cylindres alimentés par le même injecteur sont fermées. Il est nécessaire de prévoir dans ce cas un dispositif de repérage des différents cylindres du moteur. Dans les deux cas, un dispositif de commande, par exemple électronique, calcule la durée d'ouverture de chaque injecteur en fonction de la charge du moteur et de la richesse requise. Ce dispositif est alimenté par des signaux issus de divers capteurs sensibles respectivement au débit d'air, au régime du moteur, à la température de l'eau refroidissement, à la température et la pression de 1 ' air admis, etc... pour commander l'instant d'ouverture et la durée de cette ouverture. On a représenté à la figure 3 du dessin annexé un deuxième mode de réalisation du dispositif d'injection suivant la présente invention, conçu pour être adapté à un collecteur d'admission du type "monopoint" comprenant un canal de distribution 19 alimentant en air deux paires de branches 20 et 21, les branches de chaque paire étant raccordées en Y. Dans ce mode de réalisation comprenant à titre d'exemple quatre branches 20', 20" ; 21', 21", des injecteurs 22 et 23 peuvent être disposés en amont de l'intersection des branches 20', 20" et 21', 21" respectivement, de manière à injecter deux jets issus de chaque injecteur dans les deux branches d'une même paire. Les deux modes de réalisation représentés du dispositif suivant l'invention font apparaître clairement les avantages énoncés ci-dessus du dispositif suivant l'invention, à savoir son coût réduit par rapport à un dispositif d'injection multipoint (deux injecteurs au lieu de quatre), sa fiabilité améliorée par rapport à un dispositif d'injection monopoint (fonctionnement "dégradé" assuré même en cas de panne d'un injecteur) et sa facilité d'intégration et de montage.A cet égard, il faut remarquer que 1 invention permet de constituer un ensemble monobloc à partir d'un collecteur d'admission en matière plastique moulée par exemple, sur lequel sont montés des injecteurs, la rampe de distribution d'essence, le papillon de réglage du débit d'air, un régulateur de pression d'essence, éventuellement des bobines d'allumage et un boîtier électronique de commande d'allumage et/ou d'injection, outre d'autres capteurs et actionneurs utiles dans cet environnement. L'ensemble monobloc ainsi constitué peut être facilement installé sur un moteur en un temps court et donc pour un coût de main-d'oeuvre réduit. Comme autres avantages du dispositif suivant l'invention, on peut noter tout d'abord que la position reculée des injecteurs par rapport à la culasse du moteur, en comparaison de la position des injecteurs dans un dispositif d'injection "multipoint", permet d'éviter les risques de percolation mentionnés plus haut et que le non mouillage des parois du collecteur évite d'avoir à prévoir un dispositif de réchauffage de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne comprenant un collecteur d'admission d'air à plusieurs branches connectées à autant de têtes de cylindre et des moyens alimentés par une source de carburant pour distribuer du carburant dans chaque branche du collecteur, caractérisé en ce que ces moyens comprennent au moins un injecteur (5, 5') produisant un double jet (16, 17) de carburant et des moyens de support (7, 8) de l'injecteur sur le collecteur de manière que les deux jets passent dans des branches distinctes du collecteur pour alimenter des cylindres distincts du moteur. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, pour moteur à collecteur d'admission d'air du type "multipoint" comprenant autant de branches qu'il y a de cylindres dans le moteur, ces branches étant raccordées en parallèle à un canal de distribution commun, caractérisé en ce que chaque injecteur est monté entre deux branches adjacentes (1, 2 ; 1, 2') sur un support (6) définissant deux conduits (7, 8) présentant un orifice d'entrée commun (9) raccordé à la sortie de l'injecteur et deux orifices de sortie distincts (10, 11) débouchant chacun dans une des deux branches adjacentes (1, 2). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit injecteur (5) et les conduits (7, 8) qui lui sont associés sont orientés de manière que les deux jets de carburant émis par l'injecteur arrosent des têtes de soupape d'admission associées de deux cylindres adjacents. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, pour moteur à collecteur d'admission du type "monopoint" comprenant au moins une paire de branches (20, 21) raccordées en "Y", les paires de branches étant raccordées en parallèle sur un canal de distribution d'air (19) commun, caractérisé en ce que chaque injecteur (22, 23) est monté sur le collecteur en amont du raccordement des deux branches d'une même paire, de manière que chacun des jets de carburant émis par l'injecteur passe dans une des deux branches. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'injecteur et les branches du collecteur qui lui sont associées sont agencés de manière que les deux jets de carburant émis par l'injecteur arrosent des têtes de soupapes associées de deux cylindres adjacents. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble monobloc avec d'autres organes pris dans le groupe constitué par : une rampe de distribution de carburant, un papillon de réglage du débit d'air, un régulateur de pression du carburant, une bobine d'allumage, un boîtier de commande d'injection/allumage du moteur, cet ensemble étant conçu pour être monté d'un bloc sur un moteur associé.