Brevet FR2850713A1 — publié le 20040806

La présente invention se rapporte à un dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant, et, plus particulièrement à un tel dispositif qui est monté dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Un procédé de nettoyage est également décrit. De manière conventionnelle, certains moteurs de véhicules automobiles sont munis d'injecteurs de carburant, typiquement un par cylindre, ayant une extrémité faisant saillie dans la chambre de combustion. Après un certain nombre de cycles de fonctionnement du moteur, l'extrémité de l'injecteur commence à être encrassée. Cet io encrassement, résultant d'un dépôt de carbone provenant de la combustion du carburant, tend à obturer l'injecteur, réduisant son efficacité. En effet, la tendance des nouveaux systèmes d'injection va vers la diminution du diamètre des trous d'injection et l'augmentation des 15 pressions d'injection afin d'améliorer la pulvérisation du carburant, son mélange avec l'air et les performances du moteur. Cette tendance peut générer des effets d'encrassement des buses d'injecteurs. Cet effet engendre une diminution du débit des injecteurs qui est due au dépôt de substances sur les parois du nez d'injecteur mais aussi dans les trous 20 débitants. Ce dépôt diminue le diamètre des trous d'injecteurs et donc l'injection de carburant. Cet effet peut aller jusqu'à l'obstruction totale des trous du nez d'injecteur ou une altération de la surface du nez des injecteurs. La demanderesse s'est fixé comme objectif de fournir un dispositif de 25 nettoyage qui est fiable et qui assure le bon fonctionnement de l'injecteur de carburant d'un véhicule. Aussi, la présente invention a trait à un dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant monté dans un moteur à combustion interne de façon que son extrémité fasse saillie à l'intérieur d'une chambre de 30 combustion du moteur, la chambre de combustion étant délimitée partiellement par un piston monté coulissant dans un cylindre caractérisé en ce que le dispositif comprend une source d'au moins un faisceau laser et une lentille montée dans la paroi du cylindre, la source étant reliée à la lentille afin que le faisceau laser atteigne l'extrémité de l'injecteur de 35 carburant. Ce type de dispositif de nettoyage permet d'éviter qu'un dépôt de carbone ne se produise sur l'extrémité de l'injecteur. La demanderesse s'est également fixé comme objectif de fournir un procédé de nettoyage d'un injecteur de carburant qui est simple et qui assure le bon fonctionnement de l'injecteur. Pour répondre à cet objectif, la présente invention propose un 5 procédé de nettoyage d'un injecteur de carburant caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'émettre un faisceau laser, dirigé vers l'extrémité de l'injecteur du carburant, au moins une fois par cycle du moteur. De préférence, la lentille est montée dans la paroi du cylindre. Avantageusement, le dispositif comprend deux lentilles chacune io reliée à une source de faisceau laser afin de produire deux faisceaux laser qui convergent vers l'extrémité de l'injecteur de carburant. De préférence, chaque lentille est reliée à la source par une fibre optique associée, chaque lentille ayant un gradient d'indice radial qui permet de la coupler à la fibre optique associée. Avantageusement, chaque lentille est brasée directement sur le métal formant la paroi du cylindre et comprend du saphir. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention vont maintenant être décrits de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés donnés à titre illustratif et non limitatif sur lesquels:20 - la Figure 1 est une section schématique d'un dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant selon l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique en détail d'un élément de la figure 1; - la Figure 3 est une section schématique d'un dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant analogue à celle de la Figure 1; et - la Figure 4 est une section schématique d'un dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Comme représenté sur la Figure 1, un moteur à combustion interne comporte plusieurs cylindres, par exemple quatre, dont un seul 10 est représenté. Le cylindre 10 est muni d'un piston 12 qui est agencé pour coulisser entre une position inférieure illustrée à la Figure 1 et une position supérieure, appelée point mort haut, représentée sur la Figure 3. Le moteur est muni d'une culasse représentée schématiquement en 14 qui comporte au moins une soupape d'admission 16, une soupape d'échappement 18 ainsi qu'une bougie 20. La culasse définit, avec le cylindre 10 et le piston 12, une chambre de combustion 22. Un injecteur de s carburant 24, monté dans la culasse 14, est agencé pour introduire du carburant sous pression dans la chambre de combustion 22. Seule l'extrémité 26 de l'injecteur fait saillie à l'intérieur de la chambre de combustion 22. Le moteur fonctionne selon un cycle conventionnel qui ne sera pas décrit en détail. Après un certain nombre de cycles de fonctionnement du moteur, l'extrémité 26 de l'injecteur 24 commence à être encrassée. Cet encrassement, résultant d'un dépôt de carbone provenant de la combustion du carburant, tend à obturer l'injecteur, réduisant son efficacité. Selon l'invention, le moteur est équipé d'un dispositif de 15 nettoyage de l'injecteur de carburant. Le dispositif de nettoyage de l'injecteur selon l'invention comprend une source d'au moins un faisceau laser 28 qui est orienté pour atteindre l'extrémité 26 de l'injecteur 24 comme il sera décrit plus en détail ciaprès. Le faisceau laser 28, provenant d'une source non-représentée, passe par 20 un fibre optique 30 vers une lentille 32 montée dans une ouverture 34 formée dans la paroi du cylindre 10. La lentille est formée afin d'orienter le faisceau vers l'extrémité 26 de l'injecteur 24. La construction de la lentille est illustrée en détail sur la Figure 2. La lentille est réalisée dans un matériau transparent résistant aux contraintes thermiques et vibratoires du 25 moteur. Ce matériau comprend par exemple du saphir. Afin de pouvoir atteindre la totalité de l'extrémité 26 de l'injecteur, le dispositif de nettoyage comprend avantageusement un deuxième faisceau laser 36 provenant soit de la même source que le premier, soit d'une source associée, qui passe par une fibre optique 38 vers une lentille 40 montée dans une ouverture 42 30 formée dans la paroi du cylindre 10 diamétralement à l'opposé de l'ouverture 34. Chaque lentille 32, 40 a un gradient d'indice radial qui varie continment avec la distance axiale dans la lentille. Cette lentille permet le couplage à la fibre optique associé 30, 38 et de contrôler le trajet optique du faisceau dans la lentille de manière à focaliser le rayon sur le nez de 35 l'injecteur sans modifier l'orientation de la fibre située dans le cylindre. De préférence cet indice se trouve entre 1.3 et 1.9. Pour un matériau en saphir l'indice pourra par exemple varier entre 1.8337 et 1.7377. Chaque lentille est brasée directement sur le métal formant la paroi du cylindre 10. Afin de protéger les fibres optiques des effets thermiques provoqués par la combustion, l'extrémité de chaque fibre 30, 38 est montée dans un 5 manchon associé 44, formé d'un matériau réfractaire, par exemple du polyetherethercetone. Le fonctionnement du dispositif sera maintenant décrit. A chaque cycle du moteur, lorsque le piston 12 se trouve dans la position basse illustrée à la Figure 1, la ou les sources laser sont mises en marche afin 10 de créer les deux faisceaux lasers 28 et 36, lesquels convergent vers l'extrémité 26 de l'injecteur 24, retirant ainsi le dépôt s'y trouvant. La fréquence d'opération des sources laser est adaptée en fonction de la vitesse de rotation du moteur. On effectue au moins une opération par cycle du moteur et de préférence trois. Une fréquence de fonctionnement 1S de 300Hz permet d'effectuer un maximum de trois opérations de décrassage par cycle lorsque le régime moteur atteint 6000tr/min. Afin d'assurer un décollage optimal des dépôts formés sur l'extrémité 26 de l'injecteur 24, la longueur d'onde du faisceau laser se situe dans les fréquences ultraviolettes ou visibles. Le procédé de nettoyage s'effectue 20 avantageusement lorsque le piston se trouve dans sa position appelée point mort bas admission. A cet instant du cycle, la pression dans le cylindre est proche de la pression atmosphérique et la densité des gaz permet de focaliser les faisceaux laser sans modification de leur trajet optique par le milieu traversé. La combustion du carburant dans le cylindre 10 peut également provoquer le dépôt de carbone sur la surface intérieure 46 de la lentille 32. Afin de pouvoir retirer ce dépôt le dispositif de nettoyage est agencé pour fonctionner lorsque le piston se trouve dans sa position de point mort haut représentée sur la Figure 3. Les faisceaux laser 28 et 36 provenant des 30 lentilles 32 et 40 sont réfléchis par la surface métallique du piston 12 et atteignent la surface intérieure 46 des lentilles, retirant ainsi le dépôt de carbone s'y trouvant. Cette opération de nettoyage des lentilles s'effectue avantageusement au moins une fois par cycle de fonctionnement du moteur. Un deuxième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4. Ce mode diffère de celui des figures 1 à 3 en ce que la lentille 50 est montée sur un sous ensemble 52 qui est agencé pour être vissé dans la culasse 14 du moteur à la place de la bougie 20 qui a été préalablement 5 retirée. La lentille 50 est orientée dans le sous ensemble afin que le faisceau laser, provenant d'une source (non représentée) au moyen d'un fibre optique 54, atteigne l'extrémité 26 de l'injecteur 24. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nettoyage d'un injecteur de carburant monté dans un 5 moteur à combustion interne de façon que son extrémité (26) fasse saillie à l'intérieur d'une chambre de combustion (22) du moteur, la chambre de combustion (22) étant délimitée partiellement par un piston (12) monté coulissant dans un cylindre (10) caractérisé en ce que le dispositif comprend une source d'au moins un faisceau laser 10 (28; 36) et une lentille (32) montée dans la paroi du cylindre (10), la source étant reliée à la lentille (32) afin que le faisceau laser atteigne l'extrémité (26) de l'injecteur de carburant (20). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lentille (32) est montée dans la paroi du cylindre (10). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lentille (32) est montée sur un sous ensemble (52) qui est agencé pour être vissé dans la culasse (14) du moteur à la place d'une bougie (20). 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif comprend deux lentilles (32; 40) chacune reliée à une source de 20 faisceau laser afin de produire deux faisceaux laser qui convergent vers l'extrémité (26) de l'injecteur de carburant (20). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque lentille (32; 40) est reliée à la source par une fibre optique associée (30; 38), chaque lentille (32; 40) ayant un gradient d'indice radial qui permet de 25 la coupler à la fibre optique associée (30; 38). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que chaque lentille (32; 40) est brasée directement sur le métal formant la paroi du cylindre (10) et comprend du saphir.