Brevet FR2860557A1 — publié le 20050408

L'invention se rapporte au domaine des injecteurs de carburant de moteur à combustion interne pour véhicule. Elle concerne notamment l'injection directe des moteurs diesel. Les applications plus particulièrement visées sont celles qui nécessitent des débits d'injection importants, notamment les applications mettant en oeuvre la combustion dite homogène qui nécessite l'injection du carburant très tôt dans le cycle de compression. On connaît des injecteurs comprenant une buse présentant des orifices externes de sortie de carburant de forme circulaire. Les conduits qui mènent à ces orifices peuvent être cylindriques ou coniques et peuvent avoir des rugosités différentes mais ils ont en commun qu'ils débouchent en un trou circulaire. La notion de débit hydraulique rend compte du débit de carburant obtenu en pleine levée de l'aiguille d'obturation de l'injecteur sous 100.105 Pa de pression pendant trente secondes. Ce débit dépend donc fortement de la section de passage des orifices. Lorsque l'on veut obtenir de forts débits hydrauliques, l'augmentation de la section de passage peut donc se faire de deux façons: - soit on augmente le nombre de trous d'injection mais leur nombre sur la même nappe est limité par le respect des rayons de courbure interne de chaque trou; - soit le diamètre des trous est augmenté, mais ce choix va dégrader de façon importante la pulvérisation du jet de carburant et va augmenter sensiblement la pénétration du jet dans la chambre de combustion. Or, la conservation d'une bonne pulvérisation permet d'obtenir de faibles émissions de particules. Et l'autre effet indirect de la pulvérisation est la limitation de la pénétration des jets dans la chambre de combustion, qui, lorsqu'elle est excessive, peut poser des problèmes de dilution du film d'huile sur les parois du cylindre. Celles-ci doivent rester correctement lubrifiées pour ne pas gripper et casser le moteur. On préfère donc effectuer un nombre important d'injections successives afin d'éviter cette pénétration excessive des jets et les impacts du carburant aux parois du cylindre. Or, ce nombre important d'injections est contraignant en terme de technologie d'injecteur (faisabilité ou fiabilité) et de technologie de calculateur (le nombre d'événements à gérer est important, ce qui nécessite une grande capacité de mémoire, une cadence d'horloge augmentée, et un refroidissement pour limiter la surchauffe). On connaît du document US-6 070 811 un injecteur dont la buse présente un orifice externe de forme allongée, ce qui facilite la pulvérisation du carburant pour son entrée dans la chambre. Mais, cet orifice ne permet pas d'obtenir de forts débits hydrauliques tout en conservant une bonne pulvérisation des jets. Un but de l'invention est de permettre l'obtention de forts débits hydrauliques tout en conservant une bonne pulvérisation des jets. A cet effet, on prévoit selon l'invention un injecteur de carburant de moteur à combustion interne pour véhicule, comprenant une buse présentant au moins deux orifices allongés externes. Ainsi, la surface des orifices débouchant des conduits d'injection peut être aisément augmentée tout en conservant une pulvérisation correcte grâce à la faible largeur d'orifice. Si l'on souhaite varier le débit hydraulique, on pourra se contenter de varier la longueur des orifices, la largeur étant la largeur minimum réalisable pour optimiser la pulvérisation. L'invention permet donc aussi de décorreller la qualité de pulvérisation des jets d'avec le niveau de débit hydraulique souhaité. Pour les applications de type combustion homogène, l'invention peut apporter des améliorations dans la gestion de l'injection et dans la qualité de formation du mélange lorsque les conditions de régime et de charge s'accroissent. En effet, l'augmentation considérable des débits hydrauliques avec l'allongement des orifices permet d'injecter beaucoup plus de carburant dans le même laps de temps. Cette considération est importante puisque c'est la pénétration des jets qui impose la complexité du schéma d'injection. En particulier, les orifices allongés sur la buse d'injection permettent de répondre à la contrainte de l'injection du gazole dans le cadre de la combustion homogène puisque l'augmentation du débit hydraulique peut être très conséquente pour une dégradation de pulvérisation comparativement faible. L'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - les orifices sont disposés symétriquement autour d'un axe de la buse; - au moins l'un des orifices a une forme en arc de cercle; - les orifices définissent au moins un cercle; - les orifices définissent au moins deux cercles; - les orifices respectifs des cercles sont en coïncidence; - les orifices respectifs des cercles sont déphasés; - au moins l'un des orifices a une forme en Y ; - au moins l'un des orifices a une forme rectiligne; - au moins l'un des orifices s'étend suivant une direction radiale à un axe de la buse; - au moins l'un des orifices a une largeur uniforme; - au moins l'un des orifices a une largeur non uniforme; - au moins l'un des orifices a une largeur croissante d'une première extrémité à une deuxième extrémité de l'orifice; - la première extrémité de l'orifice est plus proche d'un axe de symétrie de la buse que la deuxième extrémité ; - la deuxième extrémité de l'orifice est plus proche d'un axe de symétrie de la buse que la première extrémité ; - au moins l'un des orifices a une forme triangulaire allongée; - tous les orifices sont identiques; - les deux orifices ou au moins deux des orifices ne sont pas identiques; - au moins l'un premier des orifices a une forme en arc de cercle et au moins un deuxième des orifices a une forme rectiligne; et - l'injecteur est dépourvu d'orifice de forme circulaire; On prévoit également selon l'invention un moteur à combustion interne pour véhicule comprenant au moins un injecteur selon l'invention. Il pourra s'agir d'un moteur diesel, par exemple apte à mettre en oeuvre une combustion homogène. On prévoit enfin selon l'invention un véhicule comprenant un moteur selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de plusieurs modes préférés de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure la est une vue d'extrémité d'un injecteur selon un premier mode de réalisation de l'invention montrant la buse en vue axiale suivant le plan A-A de la figure 1 b; - la figure 1 b est une vue en coupe longitudinale de l'injecteur de la figure la suivant le plan B-B; et - les figures 2 à 10 sont des vues analogues à la figure la montrant d'autres modes de réalisation de l'injecteur. On a illustré sur les figures la et lb un premier mode de réalisation de l'injecteur 2 selon l'invention. L'injecteur est un injecteur de carburant de moteur à combustion interne pour véhicule automobile. II s'agit en l'espèce d'un moteur diesel mettant en oeuvre une combustion homogène. Celle-ci d'un type connu en soi ne sera pas présentée en détail ici. L'injecteur 2 comprend une buse 4 et un obturateur ou aiguille 6 coaxiaux d'axe 8. La buse 4 et l'obturateur 6 ont une forme générale à symétrie de révolution autour de l'axe 8. L'obturateur 6 est mobile à coulissement par rapport à la buse 4, à l'intérieur de celle-ci, suivant la direction de l'axe 8. La buse 4 présente une extrémité recouvrant une extrémité correspondante de l'obturateur 6. L'extrémité de la buse 4 a une forme générale conique allant en se rétrécissant en direction opposée à l'obturateur 6. L'obturateur présente lui-même une extrémité mâle de forme conique de même angle au sommet que l'angle de la face interne conique de l'extrémité de la buse 4. Précisément, l'extrémité conique de l'obturateur 6 présente une portion distale 10 formant la pointe de l'obturateur suivie le long de l'axe 8 par une portion proximale 12 de forme tronconique et présentant un angle de cône plus faible que l'angle de cône de la portion distale 10. Ces deux portions se rejoignent en formant une arête. La buse 4 présente des orifices qui vont être décrits dans la suite. D'une façon classique, l'obturateur 6 est mobile de sorte qu'il obture ces orifices lorsqu'il est en contact avec la buse 4 et permet le passage d'un mélange gazeux comprenant du carburant lorsqu'il est éloigné des orifices. Ces orifices constituent les extrémités libres externes de conduits mettant en communication l'intérieur de l'injecteur 2 avec l'extérieur de l'injecteur. En référence à la figure la, l'injecteur comprend plusieurs orifices 120 qui sont ici au nombre de quatre. Dans le présent exemple, les orifices 120 ont chacun une forme en arc de cercle et sont disposés de façon à définir un cercle unique centré sur l'axe 8 et s'étendant globalement dans un plan perpendiculaire à cet axe. Les orifices 120 sont disposés symétriquement autour de l'axe 8. Les conduits 122 qui mettent en communication ces orifices avec l'intérieur de l'injecteur ont chacun une forme en portion de tronc de cône, les conduits 122 débouchant à l'intérieur de l'injecteur en formant des orifices ayant globalement la même forme que les orifices externes 120. Nous allons décrire dans la suite d'autres modes de réalisation. Sauf indication contraire, les éléments qui ne sont pas décrits à nouveau sont similaires à ceux précédemment décrits en référence aux figures la et 1 b. Le deuxième mode de réalisation de l'injecteur illustré à la figure 2 est très proche du premier mode. Il s'en distingue pour l'essentiel seulement par le fait que les orifices 220 en arc de cercle sont au nombre de six et non plus au nombre de quatre. Ils forment comme précédemment un cercle unique. Dans le troisième mode de réalisation illustré à la figure 3, ainsi que cela est vrai pour tous les modes de réalisation des figures la à 5, tous les orifices ont une forme en arc de cercle. Néanmoins, les orifices forment cette fois deux cercles concentriques centrés sur l'axe 8. C'est ainsi qu'une première série de six orifices 320a forme un premier cercle externe et qu'une deuxième série de six orifices 320b forme un deuxième cercle interne. Le deuxième cercle est plus proche de l'extrémité de l'injecteur que le premier cercle et a un rayon plus petit en raison du fait que ces deux cercles sont portés par le même cône. Les orifices 320a et 320b des deux cercles sont déphasés d'un cercle à l'autre de sorte qu'ils ne sont pas en coïncidence. Ainsi, la partie médiane de chaque orifice de l'un quelconque des cercles s'étend en regard des extrémités de deux orifices de l'autre cercle. Le quatrième mode de réalisation de l'injecteur illustré à la figure 4 est identique à celui de la figure 3 à ceci près que les orifices 420a et 420b sont cette fois au nombre de six pour chaque cercle et en coïncidence mutuelle. Ainsi, un orifice quelconque de l'un quelconque des cercles a ses deux extrémités en coïncidence respective avec les deux extrémités d'un autre orifice de l'autre cercle. Il n'y a donc plus de déphasage. Le cinquième mode de réalisation de l'injecteur illustré à la figure 5 diffère du quatrième mode uniquement par le fait qu'il présente une troisième série d'orifices 520c formant un troisième cercle en plus des deux cercles précédents. Dans le présent exemple, les trois cercles sont chacun formés par six orifices. De plus, les orifices des différents cercles sont en coïncidence. Dans le sixième mode de réalisation de l'injecteur illustré à la figure 6, l'injecteur comprend plusieurs orifices 620 tous identiques entre eux. En l'espèce, les orifices ont chacun une forme allongée rectiligne. Les orifices sont disposés radialement autour de l'axe 8 suivant un agencement en étoile. Les orifices sont donc ici encore disposés symétriquement autour de l'axe 8. Les orifices sont alignés deux à deux, les orifices de chaque couple se trouvant de part et d'autre de l'axe 8. Dans cet exemple, comme dans ceux de toutes les figures sauf les figures 7 et 8, la largeur de chaque orifice est constante d'une extrémité à l'autre de l'orifice. Les conduits mettant en communication ces orifices avec l'intérieur de l'injecteur auront par exemple une forme plane s'étendant dans un plan radial à l'axe 8. Le septième mode de réalisation de l'injecteur illustré à la figure 7 se distingue du précédent uniquement par la forme des orifices 720. Ainsi, les orifices 720 sont à nouveau tous identiques entre eux. Mais, chaque orifice présente une largeur non uniforme d'une extrémité à l'autre de l'orifice. Plus précisément, la largeur de chaque orifice va croissante depuis une extrémité proximale 722 de l'orifice qui est en l'espèce l'extrémité la plus proche de l'axe 8 jusqu'à une extrémité distale 724 qui est son extrémité la plus éloignée de l'axe. Chaque orifice a en l'espèce une forme de triangle isocèle, la base du triangle étant formée par l'extrémité 724. Le huitième mode de réalisation illustré à la figure 8 se distingue du précédent uniquement par l'orientation du triangle isocèle de chaque orifice. Ainsi, dans le présent exemple, c'est cette fois l'extrémité proximale 822 située le plus près de l'axe 8 qui constitue la base du triangle isocèle tandis que l'extrémité distale 824 en constitue la pointe. La disposition des orifices 820 est, mis à part cela, inchangée par rapport à la disposition de la figure 7. Dans le neuvième mode de réalisation illustré à la figure 9, tous les orifices n'ont pas la même forme. Dans cet exemple, l'injecteur comprend deux types d'orifices. Les orifices 920a ont ainsi une forme et une disposition identiques aux orifices 220 du deuxième mode de réalisation. Ils ont donc chacun une forme en arc de cercle définissant un cercle unique centré sur l'axe 8. Ces orifices sont au nombre de six. L'injecteur comprend par ailleurs une deuxième série d'orifices 920b ayant la même forme et la même disposition que les orifices 620 de la figure 6. Ces orifices ont donc une forme rectiligne et sont disposés en étoile. Dans le présent exemple, l'extrémité de chaque orifice 920b la plus éloignée de l'axe 8 se trouve en regard du milieu d'un orifice 920a respectif. Enfin, dans le dixième mode de réalisation illustré à la figure 10, l'injecteur comprend six orifices 1020 tous identiques entre eux et ayant chacun une forme en Y ou en étoile à trois branches. Dans le présent exemple, l'une des branches s'étend suivant une direction radiale à l'axe 8. Il s'agit de la branche la plus proche de cet axe. Les deux autres branches divergent vers l'extérieur symétriquement de part et d'autre de la direction radiale définie par la première branche. Dans tous ces modes de réalisation, tous les orifices s'étendent symétriquement les uns aux autres autour de l'axe 8 de l'injecteur. De plus, l'injecteur est à chaque fois dépourvu de tout autre orifice de sortie de mélange que ceux qui ont été décrits. II ne présente pas en particulier d'orifice circulaire central. Les orifices ont à chaque fois une forme allongée. Bien entendu, on pourra apporter de nombreuses modifications à l'invention sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra en particulier modifier le nombre des orifices, leur forme, ou leurs dimensions. 9 REVENDICATIONS 1. Injecteur (2) de carburant de moteur à combustion interne pour véhicule, comprenant une buse (4) présentant au moins un orifice allongé externe, caractérisé en ce que la buse présente au moins deux orifices allongés externes (120; 220; 320a-b; 420a-b; 520a-c; 620; 720 820 920a-b; 1020). 2. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les orifices (120; 220; 320a-b; 420a-b; 520a-c; 620; 720; 820; 920a-b; 1020) sont disposés symétriquement autour d'un axe de la buse. 3. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (120; 220; 320a-b; 420a-b; 520a-b; 920a) des orifices a une forme en arc de cercle. 4. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices (120; 220; 320a-b; 420a-b; 520a-b; 920a-b) définissent au moins un cercle. 5. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices (320a-b; 420a-b; 520a-c) définissent au moins deux cercles. 6. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les orifices respectifs (420a-b; 520a-c) des cercles sont en coïncidence. 7. Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les 30 orifices respectifs (320a-b) des cercles sont déphasés. 8. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (1020) des orifices a une forme en Y . 9. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (620; 720; 820; 920a) des orifices a une forme rectiligne. 10. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (620; 720; 820; 920b) des orifices s'étend suivant une direction radiale à un axe (8) de la buse. 11. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (120; 220; 320a-b; 420a-b; 520a-c; 620; 920a-b; 1020) des orifices a une largeur uniforme. 12. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (720; 820) des orifices a une largeur non uniforme. 13. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (720; 820) des orifices a une largeur croissante d'une première extrémité à une deuxième extrémité de l'orifice. 14. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce 25 que la première extrémité (722) de l'orifice (720) est plus proche d'un axe (8) de symétrie de la buse que la deuxième extrémité (724). 15. Injecteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (822) de l'orifice (820) est plus proche d'un axe (8) de 30 symétrie de la buse que la première extrémité (824). 16. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (720; 820) des orifices a une forme triangulaire allongée. 17. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les orifices (120; 220; 620; 720; 820; 1020) sont identiques. 18. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les deux orifices ou au moins deux des orifices (320a-b; 420a-b; 520a-c; 920a-b) ne sont pas identiques. 19. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 ou 18, caractérisé en ce qu'au moins un premier (920a) des orifices a une forme en arc de cercle et au moins un deuxième (920b) des orifices a une forme rectiligne. 20. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est dépourvu d'orifice de forme circulaire. 21. Moteur à combustion interne pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un injecteur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 22. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur est un moteur diesel. 23. Moteur selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que le moteur est apte à mettre en oeuvre une combustion 30 homogène. 24. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un moteur selon au moins l'une quelconque des revendications 21 à 23.