Brevet FR2863014A1 — publié le 20050603

Dispositif et procédé de contrôle de température d'un injecteur de carburant. La présente invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle de température d'un injecteur de carburant comprenant des moyens d'évacuation de la chaleur du nez d'injection. Un injecteur de carburant comprend un corps dans lequel est disposé un mécanisme de contrôle de débit du carburant prolongé à une extrémité par un nez d'injection muni d'orifices d'injection permettant d'introduire, à un instant donné, un volume de carburant à l'intérieur d'une chambre de combustion d'un moteur thermique. Lors de leur fonctionnement, les injecteurs sont soumis à des phénomènes d'encrassement liés à la cokéfaction du carburant qui par effet de capillarité et de viscosité reste collé aux injecteurs. Le dépôt s'effectue généralement sur la surface externe du nez d'injection, mais peut également dans certains cas prendre naissance à l'intérieur même du corps de l'injecteur en obstruant les orifices d'injection. Ce dépôt, particulièrement néfaste pour l'injection du carburant et engendrant une perte de puissance du moteur, est causé par des températures de fonctionnement du nez d'injection trop élevées. Pour assurer le bon fonctionnement d'un moteur à combustion comprenant au moins un injecteur de carburant, il est donc nécessaire 25 de prévoir un dispositif de refroidissement au niveau du nez d'injection de l'injecteur. La demande de brevet WO 98/55565 prévoit à cet effet de disposer, autour du nez d'injection, des moyens d'évacuation de la chaleur comprenant un circuit de refroidissement traversé par un fluide 30 caloporteur, un échangeur thermique permettant de refroidir le fluide caloporteur, une vanne et une pompe assurant la circulation dudit fluide. Une telle solution présente l'inconvénient d'être particulièrement complexe à réaliser et engendre des coûts de mise en oeuvre importants. La présente invention a pour objet de permettre un contrôle de température de l'extrémité d'un nez d'un injecteur de carburant par des moyens plus simples et de moindres coûts. A cet effet, le dispositif de contrôle de température d'un injecteur de carburant du type comprenant un corps et un nez d'injection, comprend des moyens d'évacuation de la chaleur du nez d'injection agencés de façon à évacuer plus de chaleur sur une portion distale du nez d'injection. Un tel dispositif de contrôle de température présente l'avantage de comprendre des moyens d'évacuation de la chaleur permettant de refroidir de façon plus importante la portion distale du nez de l'injecteur que la portion proximale. Pendant le fonctionnement de l'injecteur, il est en effet nécessaire d'éviter à la portion distale du nez d'injection, en contact avec le feu existant dans la chambre à combustion, de fonctionner à des températures proches de la température de cokéfaction du carburant afin d'éviter un dépôt de carburant à l'extrémité du nez d'injection. Le dispositif de contrôle de température de l'injecteur permet d'éviter la formation d'un tel dépôt au niveau des orifices d'injection situés à l'extrémité du nez d'injection et assure ainsi une bonne introduction du jet de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion lors du fonctionnement du moteur thermique. Les moyens d'évacuation de la chaleur peuvent avantageusement comprendre au moins deux éléments de transfert de chaleur, superposés suivant un axe principal du nez d'injection, disposés au niveau dudit nez d'injection, et définissant un passage pour ledit nez d'injection. Dans un mode de réalisation, chaque élément de transfert de chaleur comprend une bague massive, un matériau d'une bague massive ayant une conductivité thermique différente d'un autre matériau d'une autre bague massive. Un tel dispositif de contrôle de température, de construction simple, permet également d'engendrer un coût de fabrication relativement restreint. En effet, lorsque l'injecteur est disposé sur la culasse, il suffit de monter les éléments de transfert de chaleur du dispositif de contrôle de température comprenant les bagues massives entre la culasse et la tête d'injecteur. Le contrôle de la température de la tête d'injection se faisant par conduction, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens spécifiques à l'utilisation d'un refroidissement par convection engendrant des coûts importants. Un tel dispositif de contrôle de température ne nécessite pas en outre d'entretien spécifique pour réaliser correctement le refroidissement de la tête d'injection. Dans un mode de réalisation, la bague massive entoure le nez d'injection. De préférence, le dispositif comprend un moyen de fixation sur une culasse d'un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile. L'invention concerne également un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile, comprenant au moins un injecteur et un dispositif de contrôle de température d'un injecteur comprenant des moyens d'évacuation de la chaleur du nez d'injection agencés de façon à évacuer plus de chaleur sur une portion distale de le nez d'injection. L'invention concerne enfin un procédé de contrôle de température d'un d'injecteur de carburant du type comprenant un corps et un nez d'injection, dans lequel on refroidit de façon différentielle le nez d'injection. Avantageusement, on peut refroidir d'une manière plus importante une portion distale du nez d'injection. Le refroidissement peut être réalisé par conduction. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation détaillé décrit à titre d'exemple nullement limitatif, et illustré par le dessin annexé, montrant schématiquement un injecteur de carburant muni d'un dispositif de contrôle de température, monté sur une culasse d'un moteur thermique à combustion interne. Un injecteur de carburant 1 comprend un corps 2, de forme générale sensiblement cylindrique, comprenant à une extrémité un actionneur 3 et à l'autre extrémité un nez d'injection 4, en saillie dans une chambre de combustion 5, formée par la surface supérieure d'un piston (non représenté) et une culasse 6. Un dispositif de contrôle de température 7, monté au niveau de la culasse 6, entoure le nez d'injection 4. Le corps 2 de l'injecteur de carburant 1 comprend une saillie radiale 8, située axialement à proximité de l'actionneur 3, muni d'un alésage fileté 9 apte à recevoir un moyen de raccordement 10 permettant l'entrée du carburant au niveau de l'injecteur 1. L'alésage fileté 9 est prolongé suivant son axe par un premier alésage 10 relié à un deuxième alésage 11 s'étendant axialement le long du corps 2 de l'injecteur 1, lui-même relié à un troisième alésage 12 incliné par rapport à l'axe du cylindre de façon à rejoindre un évidement annulaire 13 situé au niveau de l'axe du corps 2, à proximité du dispositif de contrôle de température 7. L'évidement annulaire 13 est relié à un alésage 20 s'étendant axialement de l'actionneur 3 à l'extrémité du nez d'injection 4. A l'intérieur de l'alésage 20, une aiguille 14, s'étendant de l'extrémité supérieure du corps 2 jusqu'à l'extrémité du nez d'injection 4, comprend au niveau de l'évidement annulaire 13 une portion amoindrie 14a, de diamètre inférieur de l'ordre de quelque dixième de millimètres au diamètre de l'alésage 20, de façon à créer un passage annulaire 20a entre l'alésage 20 et l'aiguille 14. Les alésages 9, 10, 11 et 12 ainsi que l'évidement annulaire 13 et le passage annulaire 20a forment le circuit de circulation du carburant à l'intérieur du corps 2. Le nez d'injection 4, en saillie dans la chambre de combustion 5, de diamètre extérieur sensiblement inférieur à celui du corps 1, comprend à son extrémité une portion tronconique 4a. Des orifices d'injection de carburant respectivement 21, 22 et 23 sont disposés au niveau des flans inclinés de la portion tronconique 4a et au niveau de la portion plate d'extrémité 4b du nez d'injection 4. L'extrémité de la portion amoindrie 14a de l'aiguille 14, de forme correspondante avec la forme du nez d'injection 4, permet d'obturer les orifices d'injection de carburant 21, 22 et 23, lors de son déplacement axial par l'intermédiaire de l'actionneur 3 représentant schématiquement un mécanisme de contrôle de débit. Le nez d'injection 4 est logé dans la culasse 6 par l'intermédiaire du dispositif de contrôle de température 7 comprenant deux éléments de transfert de chaleur constitué par deux bagues massives 15 et 16 fixées sur la culasse 6. La bague massive 15, affleurant avec une surface extérieure 6a de la culasse 6, est en contact avec une portion proximale du nez d'injection 4. La bague massive 15 est superposée suivant un axe principal 4c du nez d'injection 4 à la bague massive 16 en contact avec une portion distale du nez d'injection 4 et affleurant avec une surface intérieure 6b de la culasse 6. Les bagues massives 15 et 16 comprennent un alésage, respectivement 18 et 19 permettant le passage du nez d'injection 4. De préférence, le nez d'injection 4 est en contact avec les alésages 18 et 19 des bagues massives 15 et 16. Ce contact conducteur permet de réaliser le transfert de chaleur entre le nez d'injection 4 et la culasse 6, par l'intermédiaire des bagues massives 15 et 16, de façon à refroidir le nez d'injection 4. Une rondelle d'étanchéité 17 est disposée en contact avec le corps 2 de l'injecteur 1 et la bague massive 16. La bague massive 15 est constituée d'un matériau ayant une faible conductivité thermique, par exemple l'acier, la céramique ou le plomb. La bague massive 15 a de préférence une épaisseur allant de 4 à 7 millimètres. La bague massive 16 est constituée d'un matériau ayant une conductivité thermique supérieure à celui du matériau de la bague massive 15, par exemple le cuivre. La bague massive 16 a de préférence une épaisseur allant de 3 à 6 millimètres. Les bagues 15 et 16 présentent un diamètre extérieur largement supérieur à leur épaisseur, de préférence le rapport du diamètre extérieur par l'épaisseur est compris dans un intervalle de 5 à 6. L'épaisseur ainsi que le diamètre des bagues massives 15 et 16 peuvent être adaptés en fonction du type de carburant injecté par l'injecteur 1, de façon à dissiper suffisamment de chaleur afin que le nez d'injection 4 de l'injecteur 1 fonctionne à une température inférieure à la température de cokéfaction du carburant injecté. Bien entendu, les bagues massives 15 et 16 peuvent avoir des épaisseurs différentes. En effet, plus l'épaisseur de la bague massive 16 est importante, plus le flux de chaleur évacué est grand. Il est également possible de prévoir une bague massive 16 affleurant avec la portion tronconique du nez d'injection 4 afin d'obtenir un meilleur refroidissement de la portion distale du nez d'injection 4. Dans une variante de réalisation, il serait possible de monter une douille isolante, le long de la portion proximale du nez d'injection 4 correspondant à la bague massive 15, afin de réduire le transfert de chaleur au niveau de cette portion et de le favoriser au niveau de la portion distale du nez d'injecteur 4. Dans ce cas, les deux bagues massives 15 et 16 pourraient être réalisées dans un même matériau ayant une bonne conductivité thermique, par exemple l'acier, la céramique ou le plomb, et comprendre au niveau de la portion proximale du nez d'injection 4 un épaulement sur l'alésage apte à permettre le montage de la douille isolante. Il est également envisageable de prévoir une unique bague massive comprenant une telle douille isolante. Les bagues massives 15 et 16 sont fixées au niveau de la culasse 6 par l'intermédiaire d'un filetage (non représenté). Bien entendu, ce mode de fixation n'est nullement limitatif, il peut être également envisageable de réaliser directement l'insertion des bagues massives 15 et 16 au moment de la fabrication de la culasse 6 par fonderie, ou encore de fixer les bagues 15 et 16 dans la culasse par sertissage ou par tout autre moyen capable de maintenir l'étanchéité de la culasse 6. Pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, le dispositif de contrôle de température 7 permet de régler la température maximale de la portion distale du nez d'injection 4 par l'intermédiaire de la bague massive 16 qui évacue la chaleur se trouvant au niveau du nez d'injection 4. La bague massive 15, de plus faible conductivité thermique, permet de limiter l'évacuation de la chaleur au niveau de la portion proximale du nez d'injection 4. La chaleur est ainsi principalement évacuée au niveau de la bague massive 16. La température de la portion distale du nez d'injection 4 peut ainsi être maintenue inférieure à la température de cokéfaction du carburant. La présente invention permet ainsi d'obtenir un dispositif de contrôle de température de construction particulièrement simple et efficace, réalisant un refroidissement localisé sur une portion du nez d'injection en contact avec les flammes générées à l'intérieur de la chambre de combustion afin d'éviter un dépôt de coke à l'intérieur des orifices d'injection du carburant générant une baisse de puissance du moteur thermique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de température (7) d'un injecteur de carburant (1) du type comprenant un corps (2) et un nez d'injection (4), comprenant des moyens d'évacuation de la chaleur du nez d'injection (4) caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation de la chaleur sont agencés de façon à évacuer plus de chaleur sur une portion distale du nez d'injection (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation de la chaleur comprennent au moins deux éléments de transfert de chaleur, superposés suivant un axe principal (4c) du nez d'injection (4), disposés au niveau dudit nez d'injection (4), et définissant un passage pour ledit nez d'injection (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque élément de transfert de chaleur comprend une bague massive (15, 16) , un matériau d'une bague massive (15) ayant une conductivité thermique différente d'un autre matériau d'une autre bague massive (16). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la bague massive (15) entoure le nez d'injection (4). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de fixation sur une culasse (6) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. 6. Moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile, comprenant au moins un injecteur (1) et un dispositif de contrôle de température (7) d'un injecteur (1) du type comprenant un corps (2) et un nez d'injection (4), et comprenant des moyens d'évacuation de la chaleur du nez d'injection (4) caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation de la chaleur sont agencés de façon à évacuer plus de chaleur sur une portion distale du nez d'injection (4). 7. Procédé de contrôle de température d'un d'injecteur (1) de carburant du type comprenant un corps (2) et un nez d'injection (4), dans lequel on refroidit'de façon différentielle le nez d'injection (4). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on refroidit de manière plus importante une portion distale du nez d'injection (4). 9.Procédé selon les revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'on refroidit le nez d'injection (4) par conduction.