Brevet FR2698128A1 — publié le 19940520

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN COMBUSTIBLE A INJEC- TEURS AERES L'invention concerne les dispositifs d'alimentation à injection de combustible à commande électronique pour moteur à combustion interne, comprenant des injecteurs à commande électrique. Elle trouve une application particulièrement importante dans les dispositifs d'alimentation dits "multi- points", dans lesquels chaque chambre de combustion' du moteur est munie d'un injecteur qui débouche dans la tubulure au voisinage de la soupape d'admission correspon- dante. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs d'alimentation du type comprenant des injecteurs à commande électrique, un boîtier électronique commandant les injecteurs en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, et un corps de papillon dont le papillon est commandé par le conducteur, chaque injecteur comportant un corps muni de moyens de fixation dans un logement débouchant dans la tubulure et un nez percé d'au moins un passage de sortie du combustible, délimitant une chambre de mélange reliée à une arrivée d'air d'aération. On connaît déjà (EP-A-O 357 498) des dispositifs d'injection dont l'injecteur comporte une chambre munie d'une arrivée d'air d'aération En règle générale, l'air amené aux injecteurs est aspiré à partir de l'entrée d'air du dispositif d'alimentation L'aération permet l'amé- lioration de la pulvérisation du combustible fourni par l'injecteur. On connaît également une variante (EP-A-O 409 170) o le débit d'air additionnel prélevé en amont du papillon et délivré à chaque injecteur est commandé par une électro- vanne de ralenti à trois voies faisant également office de régulateur de ralenti. On connaît par ailleurs des dispositifs d'alimenta- tion à injection dont le papillon permet de fermer de façon pratiquement complète le conduit d'admission, ayant une conduite d'air additionnel dont l'entrée est située en amont du papillon et o le débit est réglable par une électrovan- ne L'électrovanne d'air est commandée par le boîtier électronique en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple l'ouverture du papillon et la vitesse du moteur pour la régulation du régime de ralenti, la tempéra- ture d'eau et la vitesse du moteur pour le départ à froid. Le boîtier permet ainsi de faciliter le démarrage à froid du moteur, de régler le régime de ralenti et de faciliter les transitions en décélération. La présente invention vise à fournir un dispositif d'alimentation d'un combustible permettant d'assurer une meilleure pulvérisation lorsque le moteur fonctionne dans des modes autres que la pleine charge, et notamment lors de la mise en action à très basse température (marche à froid), en décélération à régime élevé et lors des charges réduites. L'invention propose d'utiliser pour ce faire l'air additionnel à débit réglé Elle propose en conséquence un dispositif d'alimentation caractérisé en ce qu'il comprend une conduite amenant l'air qui a traversé l'électrovanne d'air additionnel à un répartiteur d'alimentation en air de la chambre de mélange de chacun des injecteurs et à une électrovanne supplémentaire débouchant en aval du papillon. L'électrovanne supplémentaire sera en règle générale elle aussi commandée par le boîtier électronique, souvent en tout ou rien L'électrovanne supplémentaire pourra notamment être ouverte lors du départ à froid du moteur à très basse température, qui nécessite un débit d'air beaucoup plus important que celui qu'est capable de fournir le réseau d'aération comportant le distributeur, les canaux d'amenée d'air aux injecteurs et les chambres de mélange. Sur les véhicules équipés d'un pot d'échappement catalytique, l'électrovanne supplémentaire sera également ouverte lorsque le moteur est chaud, que sa vitesse est élevée et que le moteur agit en tant que frein, papillon fermé Un débit d'air élevé, souvent d'environ 60 à 70 kg par heure dans le cas d'un véhicule de moyenne cylindrée, est en effet alors nécessaire pour éviter d'endommager le catalyseur Ce débit est largement supérieur à celui qui peut traverser le diaphragme de pulvérisation généralement prévu dans les injecteurs. Il faut noter incidemment que la disposition en série de l'électrovanne d'air additionnel et de l'électro- vanne supplémentaire sur le trajet d'amont en aval du papillon écarte des problèmes que soulèverait la mise en place de deux circuits distincts, l'un alimentant les injecteurs et muni de l'électrovanne d'air additionnel, l'autre allant directement d'amont en aval et comportant uniquement la vanne supplémentaire Dans ce dernier cas en effet, l'électrovanne supplémentaire devrait être prévue de façon à n'avoir que des fuites minimes en position fermée afin de ne pas perturber le fonctionnement du moteur au ralenti ou à faible charge. L'invention vise également à fournir un dispositif limitant les effets de pompage et l'accumulation de combus- tible dans la chambre de mélange des injecteurs, lors d'un fonctionnement caractérisé par un gradient de pression entre le collecteur d'admission et la chambre de mélange inférieur à la valeur sonique Elle propose dans ce but un dispositif d'alimentation du type ci-dessus défini dans lequel la chambre de mélange comporte un demi- anneau alimenté dans sa partie centrale par l'arrivée d'air et un passage diamétral traversé par le jet ou les jets de combustible. Les jets seront en règle générale minces et seront à faible divergence, au moins hors régime de pulvérisation pneumatique Dans un mode particulier de réalisation, l'injection est à deux jets d'axes divergents, placés dans le plan médian du dit passage diamétral Dans tous les cas o l'injection est à plusieurs jets, ces jets sont contenus chacun dans un plan incluant l'axe de la soupape respective. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1 est un schéma montrant la constitution d'ensemble d'un dispositif d'alimentation "multipoints" permettant de mettre en oeuvre l'invention; la figure 2 est un schéma montrant une constitu- tion possible d'injecteur aéré utilisable dans le dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, montrant le nez de l'injecteur en version bi-jet; la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Le dispositif dont la constitution générale est montrée en figure 1 est du genre décrit dans le brevet FR 89 04 287 auquel on pourra se reporter Ce dispositif comprend un circuit d'alimentation en air sur lequel est interposé un corps de papillon 8 Dans ce corps est placé un papillon d'étranglement 10 commandé par le conducteur et muni d'un capteur d'ouverture 12 fournissant un signal de sortie électrique représentatif de l'angle d'ouverture Le corps de papillon 8 représenté est double et comprend deux papillons commandés simultanément, mais cette disposition n'est pas exclusive Le circuit d'alimentation en air du moteur comporte, en aval du corps 8, une tubulure 14 à plu- sieurs branches débouchant chacune en amont de la soupape d'admission 16 d'une chambre de combustion du moteur. Un conduit d'air additionnel 18 muni d'une vanne à commande électrique 20 permet, lors de certaines phases du fonctionnement, et notamment au démarrage, alors que le papillon 10 (ou chacun des papillons 10) est fermé, d'amener vers le moteur de l'air qui contourne le corps de papillon 8. Dans un tel dispositif, contrairement à la plupart de ceux qui étaient antérieurement utilisés, le papillon 10 est prévu pour obturer pratiquement complètement le conduit d'admission lorsqu'il est dans sa position d'ouverture minimale. Un circuit d'alimentation en combustible comporte une pompe électrique 26 qui alimente, par l'intermédiaire d'un filtre 30 et d'une rampe 32, des injecteurs 34 dont un seul est représenté Ces injecteurs sont disposés immédiate- ment en amont des soupapes d'admission 16 Les injecteurs 34 sont commandés par un boîtier électronique 46 alimenté par la batterie d'accumulateurs 48 dès fermeture du contact d'allumage 50. Le boîtier 46 a plusieurs fonctions Il commande les injecteurs 34 et il commande l'électrovanne d'air addition- nel 20 en fonction de signaux d'entrée représentatifs de différents paramètres de fonctionnement du moteur Dans le cas illustré, le boîtier 46 reçoit des signaux d'entrée représentatifs de: la température du liquide de refroidissement du moteur, fournie par une sonde 40, la température d'air à l'entrée du corps, fournie par une sonde 22, l'angle d'ouverture du papillon, fourni par le capteur 12, la vitesse du moteur, par exemple sous forme d'une série d'impulsions à fréquence variable fournies par un capteur 42, la pression absolue dans la tubulure 14, fournie par un capteur 24. Les capteurs de pression d'air dans la tubulure et d'ouverture du papillon permettent de calculer le débit d'air admis au moteur: ils peuvent être remplacés par un élément de mesure directe du débit d'air. Au cours du fonctionnement, le boîtier électronique 46 fournit à l'injecteur 34 ou à chaque injecteur des impulsions d'ouverture synchronisées avec la commande de la soupape d'admission correspondante 16 et dont la durée est fonction des paramètres de fonctionnement. Comme on l'a indiqué plus haut, chaque injecteur 34 comporte une chambre d'aération Dans le mode de réalisation montré à titre d'exemple en figures 2, 3 et 4, l'injecteur 34 comprend un corps arrière 46 relié à la rampe d'amenée de combustible 32 et un nez 50 Des joints toriques 52 portés par le nez s'appuient contre la paroi du passage ménagé dans la tubulure 14 et séparent la tubulure de l'atmosphère ambiante Dans le nez est ménagé au moins un canal de jaillissement de combustible obturable par un clapet dont les déplacements sont commandés par une bobine électromagné- tique logée dans le corps et alimentée par le boîtier 46. Le nez 50 de l'injecteur est également percé d'une ou plusieurs ouvertures de sortie du mélange air/combustible provenant d'une chambre de mélange 58 placée en aval du canal ou des canaux de jaillissement Cette chambre est alimentée en air par un passage 56 de la tubulure, débou- chant entre les deux joints toriques La chambre se compose d'un canal annulaire 60, semi-circulaire, placé de façon à recevoir l'air en son milieu et d'un canal diamétral 62. Le passage 56 communique avec la sortie 48 de l'électrovanne 20 par l'intermédiaire d'une conduite 70 et du répartiteur 68 et d'une conduite générale 66. Grâce à cette disposition, la quasi-totalité de l'air admis au moteur lorsque ce dernier n'absorbe qu'un faible débit est utilisée pour améliorer la pulvérisation du combustible La pulvérisation devient ainsi très efficace au ralenti et aux charges partielles Le boîtier électronique 46 peut être programmé de façon à laisser subsister un débit d'air vers les chambres d'aération des injecteurs même lorsque le papillon 10 est à pleine ouverture, de façon à maintenir un courant d'air frais qui balaye le nez de l'injecteur et le refroidit. Lorsque, comme dans le cas représenté en figure 3, l'injecteur est prévu pour fournir deux jets de combustible divergents, traversant chacun un trou 72 d'une cloison transversale du corps formant diaphragme, ces deux jets seront en règle générale formés de façon à se placer dans le plan médian du canal diamétral 62, qui contient également l'axe de l'injecteur. Le dispositif comprend encore une électrovanne supplémentaire 74 reliant la conduite générale 66 d'air additionnel à la tubulure, en aval du papillon 10 et en amont du collecteur d'admission Cette électrovanne supplé- mentaire sera en général commandée en tout ou rien par le boîtier 46 et permet d'amener aux chambres de combustion du moteur un débit d'air s'ajoutant au débit maximum suscepti- ble de traverser le circuit comprenant la conduite générale d'air additionnel 66, le répartiteur 68, les conduites 70 et les diaphragmes des injecteurs L'électrovanne 74 est fermée en fonctionnement normal Elle peut par exemple être ouverte dans les conditions de fonctionnement suivantes, identifiées par le boîtier 46 à partir des informations fournies par les capteurs: lancement et marche à froid du moteur à très basse température (vers 40 'C par exemple); fonctionnement du moteur à sa température normale de régime en décélération à vitesse élevée, o le débit nécessaire pour éviter d'endommager un pot catalytique est trois à quatre fois supérieur au débit qui peut passer à travers le diaphragme de pulvérisation. Il est possible de munir l'une et/ou l'autre des vannes d'un actionneur à effet progressif au lieu d'un actionneur tout ou rien Ces actionneurs peuvent notamment être inductifs ou du genre moteur pas à pas. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'alimentation à injection de combus- tible pour moteur à combustion interne, comprenant des injecteurs ( 34) à commande électrique, un boîtier électro- nique ( 46) commandant les injecteurs en fonction de paramè- tres de fonctionnement du moteur, et un corps de papillon ( 8) dont le papillon ( 10) est commandé par le conducteur, chaque injecteur comportant un corps muni de moyens de fixation dans un logement débouchant dans la tubulure et un nez percé d'au moins un passage de sortie du combustible, délimitant une chambre de mélange reliée à une arrivée d'air d'aération, caractérisé en ce que, le corps de papillon étant prévu pour que le papillon ferme de façon pratiquement complète le conduit d'admission dans sa position d'ouverture minimum, le dispositif a une conduite d'air additionnel ( 18) dont l'entrée est située en amont du papillon, o le débit est réglable par une électrovanne ( 20), et qui amène l'air qui a traversé l'électrovanne d'air additionnel à la chambre de mélange de chacun des injecteurs et à une électrovanne supplémentaire ( 74) débouchant en aval du papillon ( 10). 2 Dispositif d'alimentation suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte un répartiteur ( 68) permettant de distribuer l'air ayant traversé l'électrovanne entre les injecteurs ( 34). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dite électrovanne supplémentaire est commandée par le dit boîtier électronique qui l'ouvre lors du départ à froid du moteur à très basse température et lorsque le moteur est chaud, à vitesse élevée et agit en tant que frein, papillon fermé. 4 Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la dite chambre de mélange comporte un demi-anneau ( 60) alimenté en air dans sa partie centrale par l'arrivée d'air et un passage diamétral ( 62) traversé par le g jet ou les jets de combustible. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'injection est à deux jets minces d'axes diver- gents en éventail, placés dans le plan médian du dit passage diamétral. 6 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'injection est à plusieurs jets contenus chacun dans un plan incluant l'axe d'une soupape respective.