Brevet FR2711735A1 — publié le 19950505

L'invention concerne un système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne, comprenant une pompe haute pression pour refouler le carburant dans un injecteur à deux matières, ainsi qu'une pompe d'ali- mentation pour refouler un liquide d'addition, en parti- culier de l'eau, devant passer par une soupape antire- tour, dans une conduite de liquide d'addition menant à l'injecteur à deux matières, conduite qui est reliée à une chambre de pression entourant une aiguille de l'in- jecteur à deux matières, de même qu'un dispositif de sou- pape pour décharger le côté avant de l'injecteur et dé- terminer la quantité de liquide d'addition à injecter. On sait que les températures de pointe dans la chambre de combustion de moteurs à combustion interne et par suite la formation d'oxydes d'azote peuvent être ré- duites par une injection contrôlée d'eau dans la chambre de combustion au moment de la combustion. Par la demande de brevet européen O 282 819 A2,par exemple, on connaît un système d'injection de carburant sous la forme d'un système à deux matières o, pendant l'intervalle entre deux injections, de l'eau refoulée par une pompe d'alimentation est emmagasinée dans une chambre de pression de l'injecteur à deux matières puis injectée ensemble avec le carburant diesel dans la chambre de com- bustion afin de réduire la formation d'oxydes d'azote. La quantité d'eau injectée à chaque fois est déterminée par une soupape de commande dans la conduite de liquide d'ad- dition. Pendant l'emmagasinage de l'eau, une soupape de pression ou d'alimentation, s'ouvrant automatiquement et prévue dans la pompe haute pression, assure une décharge dans la liaison haute pression. Le but de l'invention est de perfectionner le système d'injection de carburant du type générique indi- qué en ce sens que l'on puisse utiliser une pompe d'ali- mentation de plus faible capacité de pompage pour le li- quide d'addition, quelle que soit la hauteur de la pression du système dans la liaison haute pression, et que, apres l'injection, une rapide montée de la pression dans la liaison haute pression puisse être rétablie. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que dans un système d'injection de carburant com- prenant une électrovanne qui commande la mise en charge et la décharge du côté arrière de l'injecteur à deux ma- tières à l'encontre de la pression d'accumulation agis- sant dans le sens de l'ouverture, le dispositif de sou- pape est placé près de l'injecteur dans la liaison haute pression pour le carburant menant à l'injecteur à deux matières et est formé par une soupape de commande à double effet, qui interrompt la liaison haute pression pour le carburant, en vue de l'introduction commandée du liquide d'addition et décharge en même temps le côté avant de l'injecteur. Grâce à la disposition particulière de la sou- pape de commande et la possibilité de couper la liaison haute pression pour le carburant menant à l'injecteur à deux matières en créant simultanément une liaison de dé- charge du côté avant de l'injecteur, on peut employer une pompe d'alimentation d'une faible puissance, qui doit seulement vaincre la force du ressort de la soupape anti- retour dans la conduite de liquide d'addition menant à l'injecteur à deux matières. De plus, après chaque injec- tion, en raison du court trajet d'écoulement allant de la soupape de commande au côté avant de l'injecteur, la pression du système est rétablie en très peu de temps, ce qui conduit finalement aussi à une plus faible consomma- tion d'énergie de la pompe haute pression. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, la soupape de commande est réalisée comme une électrovanne à trois voies commandant la quantité de liquide d'addition, qui est installée dans la liaison haute pression pour le carburant entre une canalisation d'alimentation commune à tous les injecteurs à deux matières du moteur et la chambre de pression. Lorsque, selon une autre caractéristique de l'invention, la conduite de liquide d'addition débouche dans un espace annulaire prévu entre la chambre de pres- sion et un siège de soupape de l'aiguille de l'injecteur, à une distance définie par rapport à ce siège, on obtient un emmagasinage intermédiaire du liquide d'addition ou, plus exactement, une stratification constituée de carbu- rant-liquide d'addition-carburant. De ce fait, le carbu- rant est injecté d'abord et l'eau est injectée ensuite, après l'allumage du carburant, de sorte qu'on obtient un abaissement contrôlé de la température de pointe et que la formation de NOx est évitée efficacement. Avantageusement, la soupape de commande est prévue dans l'injecteur à deux matières dans la zone proche du volume de liquide d'addition pouvant être emmagasiné au maximum. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé. Un système d'injection de carburant 1 constitué par un système à deux matières pour un moteur Diesel, comprend essentiellement une pompe haute pression 2 re- foulant le carburant diesel et une canalisation d'alimen- tation commune 3 ("Common Rail") pour tous les injecteurs à deux matières 4, injecteurs qui sont commandés par électrovanne, ainsi qu'une pompe d'alimentation 5 de faible puissance qui refoule l'eau. L'injecteur à deux matières 4 contient une ai- guille d'injecteur 6 chargée par ressort et qui se lève de son siège de soupape 7, en sens contraire au sens d'écoulement, lorsqu'une pression d'ouverture est exercée sur elle. Un épaulement 8 de l'aiguille 6 est ex- posé à la pression et délimite une chambre de pression dans laquelle débouche un tronçon 10 - s'étendant à l'in- térieur de l'injecteur 4 - d'une conduite d'injection 11 raccordée à la canalisation d'alimentation 3. Entre la chambre de pression 9 et le siège de soupape 7, se trouve un espace annulaire 12 qui entoure l'aiguille 6 et dans lequel débouche - à une distance définie du siège 7 - un ajutage 13 d'une conduite de liquide d'addition 15 pré- sentant une soupape antiretour 14. Dans le tronçon de conduite 10, on a prévu une soupape de commande 16 placée - à l'intérieur de l'injec- teur - aussi près que possible du volume d'eau que l'on désire pouvoir emmagasiner au maximum. Cette soupape est constituée par une électrovanne à trois voies capable d'établir, soit la liaison haute pression entre la cana- lisation d'alimentation 3 et la chambre de pression 9 ou l'espace intermédiaire 12 de l'injecteur à deux matières 2, soit une liaison de décharge entre l'espace intermé- diaire 12 et une conduite de décharge 17. Cette dernière peut être formée par une conduite de fuite menant à un réservoir de combustible. Une autre électrovanne à trois voies, désignée par 18, se trouve sur le côté arrière de l'aiguille d'in- jecteur 6. Cette électrovanne 18 est capable de relier le côté arrière de l'aiguille au côté haute pression ou au côté basse pression et peut commander ainsi l'aiguille d'injecteur 6 pour ce qui concerne le début et la durée de l'injection. La soupape de commande 16 et l'électrovanne 18 peuvent être commandées par un appareil électronique de commande 19 agissant d'après des paramètres de fonction- nement du moteur. Le mode de fonctionnement est le suivant: Pendant l'emmagasinage d'eau, la soupape de commande 16 décharge brièvement l'espace intermédiaire 12 et la chambre de pression 9 de la haute pression, qui est par exemple de 1500 bars. L'eau est amenée par la pompe d'alimentation 5 sous une pression relativement basse, d'environ 20 bars. La quantité d'eau refoulée à travers la soupape antiretour 14 dans l'espace intermédiaire 12, expulse un volume équivalent de combustible à travers la conduite de fuite. La soupape de commande assure la fonc- tion de dosage de la quantité d'eau puisque la quantité emmagasinée est proportionnelle, sous pression de refou- lement constante, au temps d'enclenchement de la soupape de commande 16. Dès que la soupape de commande 16 n'est plus excitée, l'emmagasinage d'eau se termine et toute la haute pression agit de nouveau sur la chambre de pression 9. La soupape antiretour 14 évite le reflux de l'eau. L'injection stratifiée de carburant diesel-eau- carburant diesel commence à l'excitation de l'électro- vanne 18. REVENDICATIONS 1. Système d'injection de carburant pour un mo- teur à combustion interne, comprenant une pompe haute pression pour refouler le carburant dans un injecteur à deux matières, ainsi qu'une pompe d'alimentation pour re- fouler un liquide d'addition, en particulier de l'eau, devant passer par une soupape antiretour, dans une conduite de liquide d'addition menant à l'injecteur à deux matières, conduite qui est reliée à une chambre de pression entourant une aiguille de l'injecteur à deux ma- tières, de même qu'un dispositif de soupape pour déchar- ger le côté avant de l'injecteur et déterminer la quan- tité de liquide d'addition à injecter, caractérisé en ce que, dans un système d'injection de carburant (1) compre- nant une électrovanne (18) qui commande la mise en charge et la décharge du côté arrière de l'injecteur à deux ma- tières (2) à l'encontre de la pression d'accumulation agissant dans le sens de l'ouverture, le dispositif de soupape est placé près de l'injecteur dans la liaison haute pression pour le carburant menant à l'injecteur à deux matières et est formé par une soupape de commande (16) à double effet, qui interrompt la liaison haute pression pour le carburant, en vue de l'introduction com- mandée du liquide d'addition, et décharge en même temps le côté avant de l'injecteur. 2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de com- mande (16) est réalisée comme une électrovanne à trois voies commandant la quantité de liquide d'addition, qui est installée dans la liaison haute pression pour le car- burant entre une canalisation d'alimentation (3) commune à tous les injecteurs à deux matières du moteur et la chambre de pression (9). 3. Système d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la conduite de li- quide d'addition débouche dans un espace annulaire (12) prévu entre la chambre de pression (9) et un siège de soupape (7) de l'aiguille d'injecteur (6) à une distance définie de ce siège (7). 4. Système d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape de com- mande (16) est prévue dans l'injecteur à deux matières (4) dans la zone proche du volume de liquide d'addition pouvant être emmagasiné au maximum.