Brevet FR2807103A1 — publié le 20011005

La présente demande concerne une chambre de combustion pour moteurs à allumage commandé et à injection directe et plus particulièrement pour moteurs dits à "jet direct" à charge stratifiée. Les moteurs à allumage commandé et à injection directe de car burant comprennent pour chaque cylindre une culasse en forme de dôme déli mitant une chambre de combustion dans laquelle débouche au moins un orifice d'admission et au moins un orifice d'échappement, une bougie d'allumage et un injecteur de carburant. Dans ce type de moteurs utilisé jusqu'à présent, le mélange de carburant injecté dans la chambre de combustion est dévié soit par le piston, dont la forme est étudiée pour générer un effet de tourbillon vertical ou horizontal, soit par l'aérodynamique de la chambre de combustion. Les motoristes s'orientent de plus en plus vers les moteurs dits à "jet direct" qui permettent d'éviter de se servir du piston pour dévier le jet vers la bougie d'allumage. Dans ce cas, la distance entre l'injecteur et la bougie est suffi samment faible et de préférence inférieure à 20mm contre plus de 30mm dans le cas d'un jet dévié pour rendre négligeable l'influence de l'aérodynamique interne sur la préparation du mélange air/carburant avant l'allumage. Du fait de la distance entre l'injecteur et la bougie qui est beau coup plus faible en jet direct, les instants d'allumage et d'injection sont beaucoup plus proches l'un de l'autre que pour un jet dévié. La proximité de l'injecteur et de la bougie permet, avec un mé lange air/carburant correctement préparé, de générer des types de stratification plus favorables qu'avec un jet dévié et d'atteindre des niveaux de consommation et d'émission d'hydrocarbures imbrûlés plus faibles. Mais, les injecteurs utilisés jusqu'à présent dits "à swirl" qui for ment un jet conique et creux ne permettent pas d'obtenir une bonne combustion et posent de nombreux problèmes avec ce type de moteurs. En effet, étant donné que la distance entre l'injecteur et la bougie d'allumage est faible et que les instants d'injection et d'allumage sont très pro ches les uns des autres, le carburant qui impacte la bougie n'a pas assez de temps pour se vaporiser ce qui provoque un encrassement rapide de la bougie d'allumage ainsi qu'une usure prématurée de cette dernière. Par ailleurs, dans le cas des moteurs à jet direct, une modifica tion de la position relative du jet par rapport à la bougie à beaucoup plus d'im portance que dans le cas d'un moteur fonctionnant en jet dévié. Or, avec un injecteur "à swirl" à jet conique et creux, la forme du cône du jet dépend de la pression régnant dans la chambre de combustion, donc du point de fonctionnement. De ce fait, la position relative du jet par rapport à la bougie d'allumage ne peut pas être maîtrisée dans toutes les conditions de fonc tionnement. De plus, dans les moteurs à jet direct, les vitesses de pénétration du jet dans la chambre de combustion sont élevées à proximité de l'injecteur et le carburant s'éloigne de la bougie. Ainsi, il est difficile de garder le mélange longtemps à proximité de la bougie, contrairement à la plupart des cas de jet dévié pour lesquels le jet est ralenti avant d'arriver à cette bougie. Les plages de réglage possibles sont donc beaucoup plus restreintes en jet direct qu'en jet dévié et ne sont pas ac ceptables dans le cas d'une production en grande série. Enfin, les émissions de fumée des moteurs à jet direct sont liées au temps de préparation du mélange qui est faible et/ou la présence de liquide pendant la phase de combustion. L'invention a pour but de proposer une chambre de combustion pour moteur à allumage commandé et à injection directe qui évite les inconvé nients précédemment mentionnés. L'invention a donc pour objet une chambre de combustion pour moteurs à allumage commandé et à injection directe, dans laquelle débouche un injecteur de carburant et une bougie d'allumage, caractérisée en ce que l'ali mentation en carburant de la chambre de combustion par ledit injecteur est assu rée par une multitude de jets de carburant pleins et l'étincelle produite par la bou gie d'allumage est générée entre deux jets contigus. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - chaque jet de carburant a la forme d'un cône, - la distance entre le point d'étincelle et le centre de chaque jet adjacent est supérieure au rayon de la zone liquide dudit jet, - l'ensemble des jets forme une enveloppe théorique conique, - l'axe de l'enveloppe des jets est confondu avec l'axe de l'injec teur ou forme un angle avec l'axe dudit injecteur, - l'angle de l'enveloppe des jets est compris entre 50 et 100 , - l'angle formé par les deux jets contigus au point d'étincelle est compris entre 30 et 90 , - l'angle du cône de chaque jet est compris entre 4 et 7 , - le nombre de jets est compris entre 4 et 12, - les jets sont répartis selon une distribution circulaire uniforme ou non uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur et passant par le point d'étincelle, - les jets sont répartis selon une distribution elliptique uniforme ou non uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur et passant par le point d'étincelle. L'invention a également pour objet un moteur à allumage com mandé et à injection directe, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de combustion telle que précédemment mentionnée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de combustion est équipée d'un injecteur multitrous. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en réfé rence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé et à injection directe, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en élévation montrant une répartition des jets de carburant dans la chambre de combustion conforme à l'in vention, - la Fig. 3 est une vue schématique à plus grande échelle mon trant le positionnement du point d'étincelle entre deux jets de carburant, - les Figs. 4 à 6 sont des schémas montrant différents modes de répartition des jets de carburant dans la chambre de combustion conforme à l'in vention. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une chambre de combustion pour un moteur à allumage commandé et à injection directe et dési gnée dans son ensemble par la référence 1. Cette chambre de combustion 1 est délimitée par une culasse 2 en forme de dôme. Dans la chambre de combustion 1 débouche au moins un conduit d'admission 3 d'air et au moins un conduit d'échappement 4 des gaz, une bougie d'allumage 5 et un injecteur de carburant 6. Ainsi que représenté sur les Figs. 1 et 2, l'alimentation en carbu rant de la chambre de combustion 1 par l'injecteur 6 est assurée par une multi tude de jets 10 pleins. Pour cela, l'injecteur 6 est un injecteur de type multitrous. Comme représenté sur les Figs. 2 et 3, chaque jet 10 plein a la forme d'un cône dont l'angle a est compris par exemple entre 4 et 7 . Par ail leurs, l'ensemble des jets 10 de carburant forme une enveloppe théorique coni que A dont l'angle p est compris entre 50 et 100 . Le nombre de jets 10 est compris entre 4 et 12 et la présence de plusieurs jets 10 permet de générer un espace entre deux jets dans lequel il se crée de la vapeur de carburant. Ainsi que représenté à la Fig. 3, l'étincelle produite par la bougie d'allumage 5 est générée entre deux jets 10 contigus et la distance d entre le point d'étincelle B et le centre de chaque jet 10 adjacent est supérieure au rayon p de la zone liquide dudit jet. Par ailleurs, l'angle formé par deux jets 10 contigus au point d'étincelle B est compris entre 30 et 90 . En effet, du fait du positionnement relatif entre l'injecteur 6 et la bougie 5 très proche (inférieur à 20mm), la bougie doit être logée entre les jets 10 ce qui détermine l'angle minimum, tout en assurant que celle-ci soit bien dans la zone inflammable ce qui détermine l'angle maximum. Les jets 10 de carburant peuvent être répartis dans la chambre de combustion 1 selon différentes configurations. Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 4, les jets 10 de carburant sont répartis selon une distribution circulaire uniforme dans un plan P perpendiculaire à l'axe X-X, de l'injecteur 6 et passant par le point d'étincelle B. Selon un autre mode de réalisation représenté à la Fig. 5, les jets 10 de carburant sont répartis selon une distribution circulaire non uniforme dans le plan P. Dans ce cas, dans certaines zones, les jets 10 de carburant sont plus rapprochés les uns des autres que dans d'autres zones. Selon encore un autre mode de réalisation représenté à la Fig. 6, les jets 10 de carburant sont répartis selon une distribution elliptique uniforme dans le plan P. Dans le cas d'une distribution elliptique, les jets 10 peuvent être également répartis de manière non uniforme. Ainsi que représenté à la Fig. 2, l'axe de l'enveloppe A des jets 10 de carburant est confondu avec l'axe X-X, de l'injecteur 6. Selon une variante, l'axe de l'enveloppe A des jets 10 de carbu rant forme un angle avec l'axe X-X, de l'injecteur 6 de façon à obtenir des jets décentrés. Les jets 10 individuels étant formés par des cônes pleins, la forme de ces jets 10 dépend peu de la pression si bien que la position relative desdits jets est constante quelle que soit la pression. Pour ces raisons, la position relative du carburant par rapport à la bougie d'allumage 5 est mieux maîtrisée et cela quelles que soient les conditions de fonctionnement. Le fait d'avoir plusieurs jets 10 de carburant augmente la surface d'échange entre l'air et ce carburant ce qui accélère la vaporisation dudit carbu rant et diminue les émissions de fumée. De plus, le positionnement du point d'étincelle entre deux jets de carburant contigus permet d'éviter que la bougie soit impactée par du carburant diminuant de ce fait les risques d'encrassement de la bougie et permet égale ment de mieux maîtriser la position relative des jets par rapport à cette bougie d'allumage. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion pour moteur à allumage commandé et à injection directe, dans laquelle débouche un injecteur de carburant (6) et une bougie d'allumage (5), caractérisée en ce que l'alimentation en carburant de la dite chambre de combustion (1) par ledit injecteur (6) est assurée par une multi tude de jets (10) de carburant pleins et l'étincelle produite par la bougie d'allu mage (5) est générée entre deux jets (10) contigus. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractéri sée en ce que chaque jet (10) de carburant a la forme d'un cône. 3. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance entre le point d'étincelle et le centre de chaque jet (10) ad jacent est supérieure au rayon de la zone liquide dudit jet. 4. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, carac térisée en ce que l'ensemble des jets (10) forme une enveloppe théorique coni que. 5. Chambre de combustion selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'axe de l'enveloppe des jets (10) est confondu avec l'axe de l'injecteur (6). 6. Chambre de combustion selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'axe de l'enveloppe des jets (10) forme un angle avec l'axe de l'injec teur (6). 7. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 4 à 6, caractérisée en ce que l'angle de l'enveloppe des jets (10) est compris entre 50 et 100 . 8. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle formé par les deux jets (10) contigus au point d'étincelle est compris entre 30 et 90 . 9. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle du cône de chaque jet (10) est com pris entre 4 et 7 . 10. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisée en ce que le nombre de jets (10) est compris entre 4 et 12. 11. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 10, caractérisée en ce que les jets (10) sont répartis selon une distri bution circulaire uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur (6) et passant par le point d'étincelle. 12. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 10, caractérisée en ce que les jets (10) sont répartis selon une distri bution circulaire non uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe d'injecteur (6) et passant par le point d'étincelle. 13. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 10, caractérisée en ce que les jets (10) sont répartis selon une distri bution elliptique uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur (6) et passant par le point d'étincelle. 14. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 10, caractérisée en ce que les jets (10) sont répartis selon une distri bution elliptique non uniforme dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur (6) et passant par le point d'étincelle. 15. Moteur à allumage commandé et à injection directe, caracté risé en ce qu'il comporte au moins une chambre de combustion (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 16. Moteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite chambre de combustion (1) est équipée d'un injecteur multitrous (6).