Brevet FR2853355A1 — publié le 20041008

Moteur à combustion interne, à essence et à allumage commandé L'invention se rapporte à un moteur à combustion interne, s à essence et à allumage commandé. L'invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne, à essence et à allumage commandé comprenant au moins un cylindre, une culasse obturant le cylindre, un piston monté coulissant dans le cylindre, une 10 chambre de combustion définie dans le cylindre entre une face supérieure du piston et une face inférieure de la culasse, un moyen d'injection d'essence dans la chambre de combustion, un moyen d'allumage destiné à produire une inflammation du mélange air-essence dans la chambre de combustion, et une 15 pompe d'injection destinée à fournir au moyen d'injection de l'essence sous pression. Les mélanges carburés qui résultent de l'injection de carburant dans le cylindre peuvent être des mélanges homogènes ou des mélanges stratifiés dans lesquels le rapport 20 air/carburant n'est pas uniforme dans tout le cylindre. Dans ce dernier cas, la partie du mélange carburé qui a un rapport air/carburant inflammable est localisée près du point d'allumage. Une solution pour réaliser une telle stratification est 25 connue dans la technologie de l'injection directe essence. Dans cette technique, l'injecteur et le moyen d'allumage doivent être disposés de façon relativement proche. De plus, l'injection de carburant doit être relativement tardive, c'est-àdire près du Point Mort Haut Compression et, pour un bon 30 fonctionnement du moteur, l'allumage doit être réalisé de façon relativement précoce, c'est-à-dire approximativement pendant l'injection. Ainsi, l'injection est réalisée au plus près de la bougie, et la face supérieure du piston peut comporter une cavité prévue pour assurer le confinement du carburant autour de la bougie. Cependant, cette technique présente l'inconvénient de nécessiter un réglage très fin des positions et orientations 5 relatives de l'injecteur et de la bougie dans la culasse du moteur (et notamment de la profondeur d'implantation de l'injecteur). En plus de ces problèmes de robustesse de type géométrique, cette technologie est également sujette à des 10 problèmes de robustesse de type paramétrique. En effet, du fait notamment du passage rapide du jet de carburant dans l'environnement du point d'étincelle, les instants d'injection (Avance à l'injection) et d'allumage (Avance à l'Allumage) sont très dépendants et doivent être réglés avec une grande 15 précision, sous peine d'une instabilité dans la combustion et un dysfonctionnement du moteur. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le moteur selon l'invention, par ailleurs 20 conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la pression de l'essence fournie à l'injecteur dépasse 250 bars, et en ce le jet d'essence et la face inférieure de la culasse sont conformées relativement de façon qu'au moins une partie de 25 l'essence injectée dans la chambre de combustion frappe la face interne de la culasse de façon à faire rebondir et confiner l'essence à proximité du moyen d'allumage. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la face inférieure de la culasse forme une concavité, et en ce que le moyen d'injection d'essence débouche dans la concavité, - le moyen d'injection d'essence est conformé pour délivrer un jet essence sensiblement conique, et en ce que la génératrice du cône et la surface de la concavité sont sécantes, - la génératrice du cône et la surface de la concavité sont sécantes au niveau de la frontière entre la concavité et le reste de la face interne de la culasse, - la pression de l'essence fournie à l'injecteur atteint ou dépasse 500 bars. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles: - la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un moteur à combustion selon l'invention, lors d'un premier 15 instant d'un cycle de combustion, - les figures 2 et 3 représentent des vues en coupe schématique du moteur de la figure 1, lors respectivement de deux instants ultérieurs du cycle de combustion. Le moteur selon l'invention représenté aux figures 1 à 3 20 comprend au moins un cylindre 1, une culasse 2 obturant le cylindre 1, un piston 3 monté coulissant dans le cylindre 1. Une chambre de combustion 4 est définie dans le cylindre 1 entre une face supérieure 30 du piston 3 et une face inférieure de la culasse 2. Le moteur comprend également un moyen d'injection 5 d'essence, tel qu'une buse ou un injecteur qui débouche dans la chambre de combustion 4. L'injecteur 5 est alimenté par une pompe 8 d'injection destinée à fournir à l'injecteur 5 de l'essence sous pression. Dans une variante de réalisation, le 30 moyen d'injection 5 peut délivrer un mélange airessence sous pression. Un moyen 6 d'allumage tel qu'une bougie plonge également dans la chambre de combustion 4 pour produire une inflammation du mélange air-essence à un instant déterminé. Le moteur comporte également une ou plusieurs soupapes d'admission et une ou plusieurs soupapes d'échappement (non représentées par soucis de simplification) obturant sélectivement des passages entre la chambre de combustion 4 5 et, respectivement, un conduit d'admission et un conduit d'échappement (non représentés par soucis de simplification). Le moyen d'injection 5 est disposé par exemple sur l'axe Z de symétrie du cylindre 1. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention la 10 pression de l'essence fournie à l'injecteur 5 dépasse 250 bars et la forme et/ou l'orientation du jet essence et/ou de la forme de la face inférieure 20 de la culasse 2 sont conformées de façon qu'au moins une partie de l'essence injectée dans la chambre de combustion 4 frappe la face interne 20 de la 15 culasse 2 (figure 1) pour faire rebondir (figure 2) et confiner l'essence à proximité de la bougie 6 (figure 3). Selon l'invention, l'essence est amenée à rebondir et s'atomise finement, les vapeurs d'essence sont ainsi amenées à persister à proximité de la bougie 6. L'invention permet une meilleure atomisation du carburant et une amélioration de la robustesse paramétrique du réglage de l'Avance à Injection et de l'Avance à l'Allumage. Le moteur selon l'invention permet en particulier une pénétration moins importante de la charge (essence) dans la 25 chambre de combustion par rapport à l'art antérieur, et un meilleur confinement de cette charge à proximité du point d'allumage. La robustesse géométrique du positionnement relatif de l'injecteur 5 et de la bougie 6 est donc améliorée grâce à 30 l'invention. En effet, une plus grande dispersion géométrique peut être tolérée dans les positions et orientations relatives de la bougie 6 et de l'injecteur 5, sans pour autant nuire au fonctionnement du moteur. Par exemple, la face inférieure 20 de la culasse 2 forme une concavité 21, et l'injecteur 5 débouche dans cette dernière. Le moyen d'injection 5 d'essence peut être conformé pour 5 délivrer un jet d'essence sensiblement conique. De préférence, la génératrice du cône 7 d'essence injectée et la surface de la concavité 21 sont sécantes. Dans une forme de réalisation avantageuse, la frontière 18 (figure 1) entre la concavité 21 et le reste de la surface io inférieure 20 de la culasse 2 forme sensiblement un épaulement ou un bord arrondi. De préférence, la génératrice du cône 7 d'essence injectée et la surface de la concavité 21 sont sécantes au niveau de cette frontière 18. La pression de l'essence fournie à l'injecteur 5 est 15 comprise entre 250 et 2500 bars et, de préférence entre 300 et 2000 bars. Cette injection à haute pression permet une meilleure atomisation du mélange air-essence et une meilleure homogénéisation de la charge, notamment lorsque la pression de l'essence injectée atteint ou excède 500 bars. L'invention peut s'appliquer à un moteur à deux temps ou à quatre temps turbo-compressé ou non. R E V E N D I C A T IO N S 1. Moteur à combustion interne, à essence et à allumage commandé comprenant au moins un cylindre (1), une culasse (2) obturant le cylindre (1), un piston (3) monté coulissant 5 dans le cylindre (1), une chambre de combustion (4) définie dans le cylindre (1) entre une face supérieure (30) du piston (3) et une face inférieure (20) de la culasse (2), un moyen d'injection (5) d'essence dans la chambre de combustion (4), un moyen (6) d'allumage destiné à produire une inflammation 10 du mélange air-essence dans la chambre de combustion, une pompe (8) d'injection destinée à fournir au moyen d'injection (5) de l'essence sous pression, caractérisé en ce que la pression de l'essence fournie à l'injecteur (5) dépasse 250 bars, et en ce que le jet d'essence et la face inférieure (20) de 15 la culasse (2) sont conformées relativement de façon qu'au moins une partie de l'essence injectée dans la chambre de combustion (4) frappe la face interne (20) de la culasse (2) de façon à faire rebondir et confiner l'essence à proximité du moyen (6) d'allumage. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face inférieure (20) de la culasse (2) forme une concavité (21), et en ce que le moyen d'injection (5) d'essence débouche dans la concavité (21). 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le 25 moyen d'injection (5) d'essence est conformé pour délivrer un jet essence sensiblement conique, et en ce que la génératrice du cône (7) et la surface de la concavité (21) sont sécantes. 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la génératrice du cône (7) et la surface de la concavité (21) sont 30 sécantes au niveau de la frontière (18) entre la concavité (21) et le reste de la face interne (20) de la culasse (2). 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pression de l'essence fournie à l'injecteur (5) atteint ou dépasse 500 bars.