Brevet FR2661952A1 — publié le 19911115

La présente invention concerne un dispositif d'admission pour un moteur à combustion interne à gaz prémélangé comprenant un injecteur de carburant disposé dans la tubulure d'admission en aval du papillon d'admission et un élément chauffant disposé en aval de l'injecteur dans le conduit d'admission se raccordant à la tubulure d'admission pour réchauffer le mélange air-carburant avant son entrée dans le cylindre du moteur. On connaît un dispositif d'admission du genre ci-dessus o l'élément chauffant est un corps annulaire chauffé électriquement et traversé par le mélange d'air et de carburant. Cependant, de tels éléments de chauffage ne sont utiles que lors du démarrage à froid du moteur et de la mise en température du moteur de sorte qu'en dehors de cette période, ces éléments ne fonctionnent pas et occasionnent des pertes de charge dégradant les performances du fonctionnement du moteur. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif d'admission caractérisé en ce que l'élément chauffant est escamotable dans la partie de culasse définissant le conduit d'admission lorsque la période de démarrage à froid du moteur est achevée. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément chauffant est porté par un organe thermiquement isolant commandé pouvant occuper une position active de présence de l'élément chauffant dans le conduit d'admission et une position inactive d'escamotage de l'élément chauffant dans la partie de la culasse précitée. Avantageusement, l'organe précité est un doigt monté coulissant dans la partie de la culasse précitée et prolongé à son extrémité opposée à celle portant l'élément chauffant par une tige logée dans un boîtier extérieur fixé à la culasse et solidaire d'une membrane souple séparant le boîtier en deux chambres interne et externe, la chambre externe communiquant avec la tubulure d'admission en amont du papillon d'admission par l'intermédiaire d'une vanne de coupure temporisée de façon que la pression d'air régnant dans la chambre externe après une période prédéterminée de démarrage du moteur exerce sur la membrane une aspiration amenant le doigt à la position inactive précitée. Selon une autre caractéristique de l'invention, un ressort est disposé dans la chambre externe en étant en appui sur la membrane et sur la face extrême opposée du boîtier et taré de façon à permettre le maintien du doigt à la position active ou inactive suivant la pression d'air régnant dans la chambre externe. Le dispositif comprend de plus un contacteur électrique actionné par l'extrémité libre de la tige précitée lorsque le doigt est en position inactive de façon à couper le circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant. La tige précitée est en un matériau électriquement conducteur et traverse le doigt pour contacter l'élément chauffant qui est relié au potentiel positif d'une source d'alimentation par l'intermédiaire de la tige, d'un conducteur spiralé situé dans la chambre intérieure et d'un fil conducteur relié électriquement au ressort et à une borne d'alimentation solidaire du boîtier et au potentiel de masse par le contacteur électrique. Selon un mode de réalisation, l'élément chauffant présente en section transversale une forme circulaire à partie concave tournée vers l'injecteur. Selon un autre mode de réalisation, o l'élément chauffant est disposé à l'endroit o le conduit d'admission se sépare pour alimenter deux soupapes d'admission du moteur à au moins trois soupapes par cylindre, l'élément chauffant présente en section transversale une forme triangulaire dont le plan bissecteur vertical contient l'axe de l'injecteur et la pointe fait face à l'injecteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale du dispositif d'alimentation conforme à l'invention o l'élément chauffant est présent dans le conduit d'admission; la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1 avec cependant l'élément chauffant escamoté la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne IIIIII de la figure 1; la figure 4 est une vue en section transversale de l'élément chauffant suivant un autre mode de réalisation; et la figure 5 est une vue schématique de dessus du dispositif d'alimentation o l'élément chauffant est réalisé suivant un autre mode de réalisation. En se reportant aux figures 1 à 3, le dispositif d'admission comprend une tubulure d'admission 1 raccordée de façon étanche à un conduit d'admission 2 disposé dans la culasse 3 d'un moteur à combustion interne non représenté en détail, lequel conduit 2 débouche dans un cylindre 4 du moteur via une soupape d'admission 5 partiellement représentée La tubulure d'admission 1 porte un injecteur 6 situé en aval d'un papillon d'admission (non représenté) et incliné relativement au sens d'écoulement de l'air de combustion L'injecteur 6 a sa buse d'injection faisant saillie dans la tubulure 1 au voisinage de l'entrée du conduit d'admission 2 et pulvérise en quantité dosée du carburant dans l'air de combustion Pour l'obtention d'une bonne composition du mélange d'air de combustion et de carburant lors des périodes de démarrage à froid et de mise en température du moteur, des éléments chauffants 7 chauffés électriquement sont disposés respectivement dans les conduits d'admission 2 débouchant dans les cylindres du moteur. Selon l'invention, chaque élément 7 peut être escamoté dans la partie inférieure de la culasse 3 définissant le conduit d'admission 2 lorsque la période de démarrage à froid et de mise à température du moteur est achevée. A cet effet, l'élément chauffant 7 est porté, au voisinage de son extrémité, par un doigt cylindrique 8 axialement coulissant dans un alésage de la culasse 3 défini par une douille 9 solidaire de la culasse 3 par une bride de fixation Le doigt 8 est en un matériau thermiquement isolant et a sa partie d'extrémité 8 a formant une plaque présentant en section transversale une forme en secteur auquel est solidarisé l'élément chauffant cylindrique 7 de façon que la partie 8 a et l'élément chauffant 7 assure la continuité cylindrique du doigt 8. Ce dernier se termine par une partie de paroi 8 b qui, en position escamotée de l'élément 7, assure la continuité de la paroi inférieure du conduit d'admission 2 La partie en secteur 8 a est bien entendu située à l'opposé de la partie de l'élément chauffant 7 faisant face à l'injecteur 6. Le doigt 8 est prolongé à l'opposé de sa partie d'extrémité 8 a portant l'élément 7 par une tige 10 en un matériau électriquement conducteur logé dans un boîtier externe 11 solidaire de la culasse 3 coaxialement à l'axe longitudinal commun à l'élément 7, au doigt 8 et à la tige Une membrane souple 12 solidaire du boîtier 11 partage ce dernier en deux chambres interne 13 et externe 14 et est mécaniquement reliée à l'extrémité de la tige 10 Un conducteur électrique formé d'un fil spiralé 15 est situé dans la chambre interne 13, l'une de ses spires extrêmes est en appui sur la paroi extrême correspondante du boîtier 11 et son autre spire opposée est en appui sur une coupelle métallique 17 solidaire de la membrane 12 Le ressort 16, logé dans la chambre externe 14, est en appui par l'une de ses spires extrêmes sur la paroi extrême du boîtier 11 opposée à celle servant d'appui au ressort 15 et sa spire extrême opposée en appui sur une coupelle métallique 18 solidaire de la membrane 12 Les deux coupelles 17 et 18 coaxiales à la membrane 12 enserrent la portion centrale de cette dernière par vissage d'un écrou 19 à l'extrémité de la tige 10 amenant la coupelle 17 en appui sur une butée fixe 20 solidaire de la tige 10 Le boîtier 11 comporte un embout lia débouchant dans la chambre externe 14 et mettant en communication de fluide cette dernière, par l'intermédiaire d'une conduite et d'une vanne de coupure temporisée (non représentées), avec la tubulure d'admission 1 en un point situé en amont du papillon d'admission. La tige 10 traverse coaxialement le doigt 8 jusqu'à venir en contact électrique avec l'élément chauffant 7 Un fil électriquement conducteur 21 est en contact électrique avec une borne d'alimentation 22 solidaire du boîtier 11 et avec la spire extrême du conducteur spiralé 15 en appui sur la paroi d'extrémité du boîtier 11 Un autre conducteur électrique (non représenté) relie l'élément chauffant 7 à un point fixe de contact électrique susceptible d'être relié à un autre point fixe de contact électrique au potentiel de masse par un élément de contact 23 fermé lorsque l'élément chauffant 7 se trouve dans le conduit d'admission 2 La borne 22 étant reliée au potentiel positif d'une source continue d'alimentation constituée par exemple par une batterie d'un véhicule automobile, on définit ainsi un trajet de courant du conducteur 21 à la masse en passant par le conducteur spiralé 15, la coupelle 17, la tige 10, l'élément chauffant 7 et l'élément de contact 23. L'élément chauffant 7 est constitué d'un matériau à résistance électrique à coefficient de température positive En position escamotée de l'élément chauffant 7, l'extrémité libre de la tige 10 agit sur un bras pivotant 24 dans le sens des aiguilles d'une montre à l'encontre de la force de rappel d'un ressort 25 situé entre le bras 24 et la paroi d'extrémité du boîtier 11, lequel bras 24 commande le déplacement vers le haut d'un axe 26 ouvrant l'élément de contact 23 de façon à couper le circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant 7. Le fonctionnement du dispositif ressort déjà de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué. Lorsque le moteur est à l'arrêt, le doigt 8 est maintenu en position active de présence de l'élément chauffant 7 dans le conduit d'admission 2 par l'action du ressort 16 sur la membrane 12, sans que l'élément chauf- fant soit en fonctionnement; celui-ci n'est alimenté qu'au démarrage du moteur, lors de l'établissement du contact électrique Après une période prédéterminée correspondant à la mise en température du moteur, la vanne de coupure temporisée installée dans la conduite reliant la chambre externe 14 à la tubulure d'admission est activée et met ladite tubulure en communication avec la chambre 14 dont la pression décroît de façon concomitante. La membrane 12 est aspirée et comprime le ressort 16 Le doigt 8 se rétracte jusqu'à ce que l'élément chauffant 7 soit escamoté dans la partie correspondante de la culasse 3 avec l'extrémité 8 b du doigt 8 en position assurant la continuité de la paroi inférieure du conduit d'admission 2 En position escamotée de l'élément chauffant 7, la tige agit sur le bras 24 pour ouvrir l'élément de contact 23 et ainsi couper le circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant 7 Bien entendu, les ressorts 15 et 16 sont tarés de façon à permettre à l'élément 7 d'être maintenu en position active ou inactive suivant la pression d'air régnant dans la chambre 14. Au lieu d'être actionné pneumatiquement comme décrit ci-dessus, le doigt 8 peut être actionné par un système mécanique ou électrique. La partie de l'élément 7 exposée aux jets de carburant de l'injecteur 6 peut avoir une forme conçue pour offrir aux jets la plus grande surface de chauffe possible Ainsi, la forme ronde mentionnée précédemment convient à cet effet mais on peut prévoir également une forme représentée en figure 4 o l'élément 7 à section transversale circulaire comporte une partie concave 7 a faisant face aux jets de l'injecteur 6 La figure 5 représente schématiquement un conduit d'admission 2 se séparant en conduits 2 a et 2 b pour alimenter par l'intermédiaire de deux soupapes d'admission 5 un cylindre d'un moteur à plusieurs soupapes par cylindre Dans ce cas, avantageusement, l'élément chauffant 7 peut avoir en section transversale une forme triangulaire à flancs sensiblement concaves avec la pointe de cette forme dirigée vers l'injecteur 6 et le plan bissecteur vertical de celle-ci contenant l'axe longitudinal de l'injecteur 6. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif d'admission pour un moteur à combustion interne à gaz prémélangé, du type comprenant un injecteur de carburant ( 6) disposé dans la tubulure d'admission ( 1) en aval du papillon d'admission et un élément chauffant ( 7) disposé en aval de l'injecteur ( 6) dans le conduit d'admission ( 2) se raccordant à la tubulure d'admission ( 1) pour réchauffer le mélange air-carburant avant son entrée dans le cylindre ( 4) du moteur, caractérisé en ce que l'élément chauffant ( 7) est lo escamotable dans la partie de culasse ( 3) définissant le conduit d'admission ( 2) lorsque la période de démarrage à froid du moteur est achevée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant ( 7) précité est porté par un organe thermiquement isolant commandé ( 8) pouvant occuper une position active de présence de l'élément chauffant ( 7) dans le conduit d'admission ( 2) et une position inactive d'escamotage de l'élément chauffant ( 7) dans la partie de culasse ( 3) précitée. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe ( 8) précité est un doigt monté coulissant dans la partie de culasse ( 3) précitée et prolongé à son extrémité opposée à celle portant l'élément chauffant ( 7) par une tige ( 10) logée dans un boîtier extérieur ( 11) fixé à la culasse ( 3) et solidaire d'une membrane souple ( 12) séparant le boîtier ( 11) en deux chambres interne ( 13) et externe ( 14), la chambre externe ( 14) communiquant avec la tubulure d'admission ( 1) en amont du papillon d'admission par l'intermédiaire d'une vanne de coupure temporisée de façon que la pression d'air régnant dans la chambre externe ( 14) après une période prédéterminée de démarrage du moteur exerce sur la membrane ( 12) une aspiration amenant le doigt ( 8) à la position inactive précitée. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort ( 16) disposé dans la chambre extrême ( 14) en étant en appui sur la membrane ( 12) et sur la face extrême opposée du boîtier ( 11) et taré de façon à permettre le maintien du doigt ( 8) à la position active ou inactive suivant la pression d'air régnant dans la chambre externe ( 14). 5 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un contacteur électrique ( 23) actionné par l'extrémité libre de la tige ( 10) lorsque le doigt ( 8) est en position inactive de façon à couper le circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant ( 7). 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige ( 10) est en un matériau électriquement conducteur et traverse le doigt ( 8) pour contacter l'élément chauffant ( 7) qui est relié au potentiel positif d'une source d'alimentation par l'intermédiaire de la tige ( 10), d'un conducteur spiralé ( 15) situé dans la chambre interne ( 13) et d'un fil conducteur ( 21) relié électriquement au conducteur spiralé ( 15) et à une borne d'alimentation ( 22) solidaire du boîtier ( 11) et au potentiel de masse par le contacteur électrique ( 23). 7 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément chauffant ( 7) présente en section transversale une forme circulaire à partie concave ( 7 a) tournée vers l'injecteur ( 6). 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, o l'élément chauffant ( 7) est disposé à l'endroit o le conduit d'admission ( 2) se sépare en deux branches ( 2 a, 2 b) pour alimenter deux soupapes d'admission ( 5) du moteur à au moins trois soupapes par cylindre, caractérisé en ce que l'élément chauffant ( 7) présente en section transversale une forme triangulaire, dont le plan bissecteur vertical contient l'axe de l'injecteur ( 6) et la pointe fait face à l'injecteur ( 6).