Brevet FR2773852A1 — publié le 19990723

INJECTEUR DE CARBURANT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE COMMANDE La présente invention concerne les injecteurs destinés à 1 injection directe de carburant volatil (notamment essence et GPL) dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne et à allumage commandé par bougie. De tels injecteurs ont en général un trou axial de pulvérisation unique et sont placés obliquement par rapport à l'axe de la chambre de combustion. La partie située hors de la culasse du moteur et les moyens d'amenée de carburant présentent une saillie latérale importante, ce qui représente un inconvénient grave sur les moteurs actuels, notamment les moteurs d'automobile dont on cherche à réduire l'encombrement du fait du volume limité sous le capot. On connalt également des injecteurs ayant plusieurs trous de pulvérisation dirigés obliquement par rapport à la direction de déplacement de l'obturateur (WO-A-96/36808), placés de façon classique et provoquant une dispersion du combustible suivant une nappe conique. On connaît également des injecteurs destinés à diriger un jet de combustible dans la tubulure, juste en amont des soupapes, donnant plusieurs jets obliques (US-A-5 156 133) ou destinés à créer un tourbillon dans une chambre de préparation (US-A-4 650 112). La présente invention vise à fournir un injecteur qui, lorsqu'vil est monté sur une culasse, présente une saillie réduite dans le sens transversal à l'axe de la chambre de combustion. Dans ce but, l'invention propose notamment un injecteur comprenant un boîtier ayant un siège fixe percé d'un canal de pulvérisation unique et un obturateur déplaçable par des moyens de commande portés par le boîtier entre une position où il s'appuie sur le siège et ferme l'entrée du canal et une position où il est écarté du siège, pour permettre llinjec- tion de carburant amené par un passage dans le boîtier, caractérisé en ce que le canal est orienté obliquement par rapport à la direction de déplacement de l'obturateur, au moins dans sa partie aval. En général, l'obturateur est constitué par une aiguille ayant une portée de forme cylindrique d'appui sur le siège, tandis que la surface d'appui prévue sur le siège est tronconique. L'invention est susceptible de nombreux modes d'exécution. En particulier le boîtier peut comporter un corps percé d'un alésage qui reçoit l'obturateur, débouchant dans un chambrage occupé par un guide percé d'un alésage qui reçoit l'obturateur à frottement doux et par le siège, percé du canal oblique. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement une tête de cylindre en coupe suivant un plan passant par l'axe, munie d'un injecteur suivant un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue éclatée d'un injecteur du genre montré en figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe à grande échelle de la partie terminale de l'injecteur de la figure 1 - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5, similaire à la figure 3, est une vue en coupe à grande échelle d'une variante de réalisation - les figures 6 et 6A, encore similaires à la figure 3, montrent d'autres variantes encore - la figure 7 est une vue en perspective du siège de la variante de réalisation de la figure 6 - les figures 8 et 9, similaires aux figures 6 et 7 montrent une autre variante encore de réalisation - les figures 10 et 11, similaires à la figure 6, montrent d'autres variantes encore. La figure 1 montre la partie supérieure d'un cylindre de moteur auquel est applicable l'invention. Le bloc moteur 10 et la culasse 12 délimitent des chambres de combustion avec des pistons 14. Dans chaque chambre s'ouvre une tubulure d'admission flair 16 et une tubulure d'échappement 18 munies de soupapes 20. Une bougie 22 traverse la culasse et débouche en haut de la chambre de combustion pour allumer le mélange de combustible. Le combustible est pulvérisé sous pression dans la chambre par un injecteur 24. Les injecteurs habituels sont placés très obliquement par rapport à la direction de déplacement du piston, comme indiqué par la ligne 26, et présentent un trou de pulvérisation axial, de façon à projeter le combustible vers la partie centrale de la chambre. De tels injecteurs présentent une saillie latérale importante, à laquelle s'ajoute celle de la rampe d'amenée de combustible. Conformément à l'invention, l'injecteur 24 est prévu pour diriger un jet unique suivant une direction oblique par rapport à la direction de déplacement de son organe d'obturation 28, ce qui permet de le placer moins obliquement par rapport au sens de déplacement du piston, comme le montre la figure 1. Eventuellement l'injecteur peut être décalé angulairement par rapport aux tubulures, pour éviter d'interférer avec elles. Ce résultat peut être atteint avec diverses constitution d'injecteurs. L'injecteur 24 montré en figures 2 et 3 a un boîtier ayant un corps 30 présentant un renflement terminal 32 dans lequel un chambrage reçoit un empilement formé d'un guide 34, d'un disque 36 de génération de vortex, et d'un siège 38. Le siège 38 est par exemple fixé au renflement 32 par une soudure 42, réalisée par laser ou par faisceau d'électrons. Un obturateur 28 constitué par une tige ou aiguille traverse un alésage du corps 30 et présente une surface terminale destinée à s'appuyer, le long de la ligne indiquée par des points sur la figure 3, contre une portée du siège, de façon à obturer l'entrée d'un canal 40. La portée est par exemple de forme conique, alors que l'extrémité de la tige 28 présente, dans sa zone d'appui, une forme de segment sphérique. La pointe de la partie terminale de la tige peut être en forme de cône, pour réduire le risque de cavitation. La tige ou aiguille 28 glisse à frottement doux dans le guide 34. Un évidement du genre montré en traits mixtes peut être prévu pour réduire le frottement. L'aiguille 28 peut être commandée par voie hydraulique ou plus fréquemment par voie électro-magnétique. Dans ce cas, le corps 30 contient une bobine avec une disposition générale qui peut être une de celles décrites dans la demande de brevet FR No. 97 01496 et la demande déposée le même jour que la présente demande pour "Injecteur de carburant pour moteur à combustion interne" auxquelles on pourra se reporter. Contrairement à la disposition classique, le canal 40 n'est pas aligné avec la direction de déplacement de lai- guille 28, mais fait avec elle un angle , qui sera généralement compris entre 5 et 300. Dans le cas illustré sur la figure 3, cet angle est d'environ 100. De façon à laisser le canal 40 dans l'axe du siège 38, le chambrage du renflement 32 qui reçoit le guide 34, le disque 36 et le siège 38 fait un angle Q avec la direction de déplacement. La circulation du carburant dans l'injecteur peut rester celle définie dans la demande de brevet français déjà mentionnée. Le carburant arrive par un jeu 44 ménagé entre l'alésage du corps et l'aiguille 28, s'écoule radialement par des encoches 46 de la face supérieure du guide, contourne le guide et arrive autour de la portée par des rainures tangentielles 48 (figure 4). Dans la variante de réalisation montrée en figure 5, où les éléments correspondant à ceux de la figure 3 sont désignés par le même numéro de référence, la surface du siège 38 qui est en regard de la chambre présente une forme renforçant le biais du jet. Le canal 40 débouche dans une facette qui n'est pas orthogonale à l'axe du canal 40. La perpendiculaire à la facette fait avec cet axe un angle p qui s'ajoute à l'angle a . L'angle ss sera généralement compris entre 5 et 20 degrés. Dans le cas illustré sur les figures 6 et 7, le canal 40 est percé obliquement dans le siège 38, ce qui permet de conserver une symétrie de révolution pour le corps 30 et pour le chambrage. L'effet du canal oblique de la figure 6 peut être renforcé par l'emploi d'une facette oblique, du genre montré en figure 5. Dans le cas de la figure 6A, le canal 40 est décentré par rapport à la tige. Dans le cas montré en figures 8 et 9, le canal traversant le siège est coudé. L'usinage dans une pièce massive étant alors difficile, on peut avantageusement constituer le siège en plusieurs feuillets ou rondelles fixées les unes aux autres, comme indiqué schématiquement par des traits mixtes sur la figure 8. Une telle constitution en plusieurs feuillets, assemblés par soudage ou par diffusion, permet, à partir d'un jeu de feuillets ou rondelles, de constituer des injecteurs adaptés à chaque cas particulier. Dans le cas illustré sur la figure 10, le canal 40 est encore coudé. La face inférieure du siège 38 présente un renflement central 50, à travers lequel débouche le canal 40. Un tel renflement bulbe peut également être prévu sur le siège des modes de réalisation précédemment décrits, et notamment celui des figures 6 et 7. Enfin, le canal du mode de réalisation montré en figure 11 est constitué par un tronçon de tube coudé 52 emmanché dans un trou axial du siège 38 et fixé, par exemple par soudage. Ce tube mince emmanché 52 peut être remplacé par un tube épais, fixé sur la face inférieure du siège 38 ou dans un évidement. Ce tube, qui peut avoir la forme extérieure montrée schématiquement en traits mixtes sur la figure 11, peut être en métal ou en céramique. L'avantage de la disposition montrée en figure 11 est qu'elle permet d'arriver à des angles de déviation a particulièrement élevés. REVENDICATIONS 4 Injecteur d'injection directe de carburant volatil dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne et à allumage commandé par bougie, comprenant un boîtier (30) ayant un siège fixe (38) percé d'un canal (40) de pulvérisation unique et un obturateur (28) déplaçable par des moyens de commande portés par le corps entre une position où il s'appuie sur le siège et ferme l'entrée du passage et une position où il est écarté du siège pour permettre l'injection de carburant amené par un passage dans le boîtier, caractérisé en ce que le canal (40) est, au moins dans sa partie aval, orienté obliquement par rapport à la direction de déplacement de l'obturateur (28). 2. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie terminale de l'obturateur est en forme de segment sphérique, au moins dans sa partie de contact avec une surface d'appui sur le siège. 3. Injecteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier comporte un corps (30) percé d'un alésage (44) débouchant dans un chambrage qui reçoit un empilement comprenant un guide (34), et un siège (38), et du siège (38), l'obturateur coulissant dans le guide à frottement doux. 4. Injecteur suivant la revendication 3, caractérisé par un disque générateur de vortex (36) interposé entre le guide et le siège. 5. Injecteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le chambrage présente, par rapport à la direction de déplacement de l'obturateur, la même obliquité que le canal (40) placé dans l'axe du siège. 6. Injecteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le chambrage est aligné avec la direction de déplacement de l'obturateur et en ce que le canal est oblique. 7. Injecteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le canal est coudé. 8. Injecteur suivant lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal débouche dans une facette oblique par rapport à l'axe de la partie aval du canal.